Торсен дифференциал: поколения, устройства и принцип работы

Дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением — Википедия

Дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением (также: дифференциал ограниченного проскальзывания (LSD), дифференциал повышенного трения, самоблокирующийся дифференциал, дифференциал с ограничением пробуксовки) — 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)», то есть «дифференциал ограниченного проскальзывания» (пробуксовки), и данный термин не определяет физического принципа работы устройства, наличия трения, сопротивления, а также наличия/отсутствия управления дифференциалом и т.  д. Имеет значение лишь сама функция блокировки неконтролируемой разницы в угловых скоростях приводов («проскальзывания»). «Ограниченность проскальзывания» обычно подразумевает некий заданный предел разницы угловых скоростей, при превышении которого начинает срабатывать блокировка. В ряде реализаций блокировка может быть использована превентивно, то есть ещё до того, как у полуосей возникнет разница угловых скоростей.

Содержание

• 1 Преимущества
• 2 Коэффициент блокировки
• 3 Преднатяг
• 4 Типы ДПВС и конкретные конструкции
  • 4.1 Винтовая блокировка
  • 4.2 Червячная блокировка
  • 4.3 Дисковая блокировка
  • 4.4 Кулачковая блокировка
  • 4.5 Шариковая блокировка
  • 4.6 Дифференциал с вискомуфтой
  • 4.7 Дифференциал с героторным насосом
  • 4.8 Дифференциал с электронным управлением
• 5 Примечания

ПреимуществаПравить

Основное преимущество дифференциала с повышенным внутренним сопротивлением (далее — ДПВС) можно увидеть, рассмотрев случай с обычным (или «открытым») дифференциалом, у которого одно колесо вообще не имеет контакта с дорогой. В этом случае второе колесо, контактирующее с дорогой, будет оставаться неподвижным, и первое, не контактирующее с дорогой колесо, будет вращаться свободно — передаваемый крутящий момент будет равным на обоих колёсах, но не будет превышать порогового значения момента, необходимого для движения транспортного средства, и поэтому транспортное средство будет оставаться неподвижным. В обычных автомобилях, движущихся по асфальтовым дорогам, такая ситуация маловероятна, и поэтому для таких автомобилей обычный дифференциал вполне подойдёт. При вождении в более сложных условиях, например, при движении в грязи или по бездорожью, подобные ситуации случаются, и наличие дифференциала с повышенным внутренним сопротивлением позволяет не останавливать движение. За счёт ограничения разницы в угловых скоростях колёс полезный момент передаётся до тех пор, пока хотя бы одно из колёс имеет сцепление с дорогой.

Коэффициент блокировкиПравить

Коэффициент блокировки есть важнейшее оценочное свойство любого ДПВС. В информационных материалах о ДПВС этот коэффициент может выражаться двояко и несколько отличаться по смыслу толкования, хотя в обоих случаях подразумевать одно и то же, только с разных точек зрения.

В иностранной технической литературе КБ обычно выражается посредством процентного значения в десятках процентов в диапазоне от 20 % и выше. Число обозначает покрываемую конкретным ДПВС ширину диапазона относительного распределения крутящего момента между колёсами/осями от заложенного в дифференциал статического (с поправкой на его возможную несимметричность) до максимального уровня в 100/0, в пределах которого ДПВС может обеспечить взаимную блокировку. Данное определение подпадает под англоязычный термин Locking Effect («блокировочный эффект»). В русскоязычной технической литературе КБ выражается через число от 2 и выше (обычно, без десятичных дробей), обозначающее максимально возможную разницу в крутящих моментах (разницу в силе тяги) на колёсах/осях, в пределах которой данный ДПВС может обеспечить их взаимную блокировку. Данное определение КБ соответствует английскому термину Torque Bias («сдвиг момента»).

Показано соотношение между КБ в числовом и процентном значениях

Хотя оба понятия КБ предполагают под собой разные формулы подсчёта, абсолютно любой ДПВС может быть корректно оценён любым из них. При этом, каждое из двух значений КБ можно соотнести с общим оценочным показателем, а между обоими значениями всегда имеется взаимооднозначное соответствие. Так, например, значение КБ=50 % и КБ=3 означает в обоих случаях одно и то же: что ДПВС с указанными КБ допускает перераспределение крутящего момента между колёсами/осями в соотношении не более чем 75/25, что с одной стороны даёт 50 % полного диапазона возможного перераспределения эффективно используемого крутящего момента (75-25=50), а с другой стороны даёт 3-кратную разницу в возможной силе тяги (75/25=3). Числовое (не процентное) значение КБ, возможно, здесь более интуитивно понятно, тем более, что помимо своего основного смысла, оно предполагает аналогичную разницу в допустимой силе сцепления колёс/осей с поверхностью, что в том же случае КБ=3 означает, что максимально эффективное использование мощности двигателя на этом ДПВС возможно только если сила сцепления каждого колеса с поверхностью дороги будет отличаться не более чем в три раза.

Простой (свободный) дифференциал не позволяет получить какую-либо разницу в эффективно-используемых крутящих моментах на ведомых звеньях, здесь разница между силой тяги обоих колёс/осей практически нулевая на любых режимах, КБ такого дифференциала равен 0 % или 1. Прямая передача или заблокированный дифференциал позволяют весь эффективно используемый крутящий момент реализовать на любом ведомом звене, здесь любое колесо/ось может обеспечить всю тягу при нулевом уровне тяги на другом колесе/оси, а КБ в данном случае равен 100 % или бесконечности.

ДПВС может иметь два верхних значения КБ — по одному для каждой ветви мощности. Такое возможно в случаях несимметричного дифференциала, когда КБ получает поправку на несимметричность — то есть, верхние значения КБ для каждой из сторон отличаются друг от друга на разницу в соотношении раскладываемых крутящих моментов (например, в несимметричном заднем кулачковом межколёсном ДПВС грузового автомобиля ГАЗ-66, раскладывающим крутящий момент по колёсам в соотношении ≈(60/40), значения КБ для правого и левого колёс равны, соответственно, 3. 1 и 2.1). И такое возможно в симметричных дифференциалах, когда это конструктивно допустимо механикой работы блокировки (например, в симметричном червячном ДПВС Torsen Type-1 разные значения КБ можно реализовать через разные углы нарезки зубьев в каждой паре сателлит-шестерня).

Обычно под КБ конкретного ДПВС подразумевается его максимальный КБ. При этом у любого ДПВС существует значение так называемого начального КБ, которое обычно не декларируется.

ПреднатягПравить

Под этим термином подразумевается создание в ДПВС внутреннего сопротивления взаимному вращению ведомых звеньев в статике, то есть, при отсутствии подачи на дифференциал какого-либо крутящего момента. Величина уровня преднатяга определяется усилием, необходимым для сдвига (поворота) любого ведомого звена дифференциала при неподвижном ведущем звене. В свободном дифференциале уровень преднатяга близок к нулю. Преднатяг, если он есть, «работает» всегда, независимо от того, нагружен ДПВС тяговым или тормозным крутящим моментом или не нагружен. Наличие преднатяга не является обязательным условием работы ДПВС.

Так называемая «муфта преднатяга» предполагает под собой некое устройство внутри ДПВС, выполняющее вышеупомянутые функции и затрудняющее взаимное вращение ведомых шестерён дифференциала. Конструкция этого устройства не имеет универсального вида и на разных ДПВС может быть любой. Обычно это есть распорные пружины разной формы, дополненные дистанционными кольцами.

Типы ДПВС и конкретные конструкцииПравить

В пассажирских автомобилях как правило используются два типа ДПВС:

• чувствительные к разнице крутящих моментов.
• чувствительные к разнице угловых скоростей.

Дифференциалы обоих типов допускают наличие некоторой конструктивно запрограммированной разницы между крутящими моментами (в первом случае) или угловыми скоростями (во втором случае), но налагают механическое ограничение на возникновение большой их диспропорции.

Винтовая блокировкаПравить

Конструктивно дифференциалы с винтовой блокировкой могут быть выполнены на основе любого плоского однорядного или двухрядного планетарного механизма схем СВС или СВЭ с параллельными осями сателлитов, которые, в свою очередь, могут быть как одиночными, так и парными взаимозацепленными. Общими для любого вида исполнения будут две особенности: использование цилиндрических косозубых шестерён во всех парах зацепления и отсутствие фактических осей сателлитов как деталей. Винтовая передача, как таковая, здесь не используется, и широко употребимый термин происходит исключительно от визуального сходства сателлитов дифференциала с винтом, особенно на контрасте с его основными шестернями. А шестерни-сателлиты здесь вращаются не на осях, а в цилиндрических карманах, отфрезерованных в корпусе/водиле дифференциала. Идея блокировки основана на том, что в косозубом зацеплении под нагрузкой возникают осевые силы, стремящиеся раздвинуть по своим осям обе зацепленные шестерни в противоположные от плоскости контакта стороны, и здесь это свойство в первую очередь использовано в парах взаимозацеплённых сателлитов, которые для этого получают некоторую осевую подвижность. Под тягой, при повороте или пробуксовке колеса, вращающиеся сателлиты расклиниваются в своих карманах, упираются торцами в корпус дифференциала, за счёт чего происходит их торможение и самовыравнивание угловых скоростей ведомых шестерён. Расклинивание сателлитов тем сильнее, чем выше передаваемый ими крутящий момент, но сам коэффициент блокировки определяется углом наклона зубьев зацепления и фрикционными свойствами пар контакта сателлит/корпус. Для усиления эффекта самоторможения в данных дифференциалах обычно применяют более чем минимально необходимые для плоского планетарного механизма три пары сателлитов — а именно, от четырёх до семи пар. И для усиления фрикционного эффекта в точках контакта торцов сателлитов с корпусом дифференциала могут применяться диски-прокладки из материала, создающего повышенное сопротивление при трении. В случае одиночных сателлитов работа дифференциала в принципе аналогична, с тем лишь отличием, что здесь в самоторможение вовлечены не только сателлиты, но и центральные шестерни дифференциала.

Ввиду того, что шестерни с косозубым зацеплением могут быть использованы на плоских планетарных механизмах любой схемы и формы, дифференциалы на их основе можно выполнить с практически любыми заданными передаточными отношениями в каждой паре звеньев ведущее-ведомое. Соответственно, такие дифференциалы могут быть как симметричные, так и несимметричные, и применяться в трансмиссии и как межколёсные и как межосевые. На этих дифференциалах активно используется преднатяг, а блокирующий момент здесь создаётся в тяговом режиме даже при отсутствии разницы в угловых скоростях на выходе. Но исключительно на косозубом зацеплении высокие значения коэффициента блокировки не доступны (обычно < 3), и для усиления эффекта такие дифференциалы могут дополняться фрикционными пакетами по типу дифференциалов с дисковой блокировкой.

Дифференциалы с винтовой блокировкой очень широко распространены по сей день. Основная их область применения — спортивные и гоночные автомобили. Также они применяются как тюнинговые для незначительного улучшения проходимости в дорожных автомобилях. Однако на истинно внедорожной технике они обычно не используются. Наиболее известны образцы от британской компании Quaife Engineering и американской Torsen NA Inc.. В первом случае дифференциал так и называется — Quaife. Во втором случае — это так называемые Torsen Type-2 и Torsen Type-3.

Червячная блокировкаПравить

Конструктивно все дифференциалы с червячной блокировкой выполнены на основе простых пространственных планетарных механизмов схемы СВС с сателлитами на перекрещивающихся осях. Визуально пары зацепления солнце-сателлит здесь выглядят как червячная передача, в которой оси червячного колеса и самого червяка также перпендикулярны друг-другу и не пересекаются. В роли червяка и в роли червячного колеса здесь могут выступать как сателлиты, так и ведомые шестерни, и имеются разработки червячной блокировки с обеими вариантами распределения ролей между шестернями. Идея блокировки основана на том, что червячной передаче свойственно самоторможение в случаях направления мощности от червячного колеса к червяку, которое тем сильнее, чем больше угол наклона нарезки зубьев червяка к его оси вращения.

Хотя дифференциал с червячной блокировкой наиболее известен в варианте, разработанном американской Torsen NA Inc. , — так называемый Torsen Type-1 — сама компания-разработчик почему-то избегает термина «червячная передача» при описании своего дифференциала. Зубчатая передача здесь декларируется как косозубая на перекрещивающихся осях, но не просто косозубая, а с некоей специфической, разработанной самой Torsen и запатентованной ими же формой зубьев Invex™, фактически являющейся частным вариантом эвольвентного зацепления. В русскоязычной инженерно-технической литературе считается, что в Torsen Type-1 роль червяков выполняют ведомые шестерни, а роль червячных колёс — сателлиты. Объяснение этому проистекает из разного угла наклона косозубой нарезки на ведомых шестернях и сателлитах. Необычная трёхрядная форма сателлита с прямозубым зацеплением по краям и косозубым в центре объясняется исключительно тем, что ввиду компоновки с перекрещивающимися осями конструктивно невозможно организовать через одну и ту же зубчатую нарезку одновременный зацеп как сателлитов с ведомыми шестернями, так и сателлитов между собой, и к повышению внутреннего сопротивления дифференциала эта особенность не имеет отношения. Обе ведомые шестерни здесь имеют сонаправленную нарезку зубьев и некоторую минимальную осевую подвижность, которая, как и в случае дифференциалов с винтовой блокировкой, необходима для сдвига обеих шестерён вдоль оси под нагрузкой, только в данном случае не для контакта с корпусом, а для их взаимного самоторможения друг о друга, что вносит существенный вклад в общее повышение внутреннего сопротивления. Дифференциал момент-чувствительный. Коэффициент блокировки в разных вариантах — 3-6. Дифференциал визуально и кинематически симметричен, и в случае межосевого использовался на модификациях AWD машин, изначально переднеприводных. Вообще, Torsen Type-1 есть один из наиболее известных моделей ДПВС. Он широко использовался в гоночных автомобилях WRC и Формулы-1 разных лет и в качестве межколёсного и в качестве межосевого. А на дорожных легковых автомобилях он стал совершенно однозначной ассоциацией с системами полного привода от Audi — Quattro — хотя в последних разработках Audi применяла и иные варианты. Среди внедорожных машин известным носителем данного ДПВС является Hummer h2.

Настоящими дифференциалами с червячной блокировкой и высокими (порядка 10 и даже выше) коэффициентами блокировки были американские и немецкие разработки для грузовых автомобилей повышенной проходимости. В данном случае конструкция планетарного механизма ДПВС предполагала тройные взаимозацепленные сателлиты, из которых два сателлита были червяками, а один — червячным колесом. Также, червячными колёсами были ведомые шестерни, а всего в дифференциале было 8 червяков и 6 червячных колёс двух типоразмеров. Основные попытки относительно массового применения этих ДПВС пришлись на предвоенные годы. В СССР этот тип ДПВС испытывался после войны, как в виде трофеев от Rheinmetall-Borsig AG, так и в виде домашних разработок «улучшенной» конструкции на основе немецкой. Данные по конкретным американским и немецким носителям отсутствуют, хотя считается, что дифференциалы с червячной блокировкой были широко распространены на различных грузовиках и тягачах для бездорожья и карьерных разработок. В СССР единственный более-менее массовый носитель — Урал-375Д. Современное использование — вероятно, нулевое.

Дисковая блокировкаПравить

Разобранный дифференциал с дисковой блокировкой

Конструктивно дифференциал с дисковой блокировкой всегда состоит из планетарного механизма схемы СВС на конических шестернях, дополненного парой миниатюрных конических фрикционных муфт и парой многодисковых фрикционных пакетов, располагающихся по оси дифференциала с обеих его сторон между ведомыми шестернями и корпусом. Часть фрикционных дисков здесь зацеплена с корпусом дифференциала, а часть — с миниатюрным конусообразным сцеплением, которое сопрягается каждое со своей ведомой шестернёй (солнцем). Идея блокировки основана на том, что под нагрузкой в конических шестернях возникают осевые силы, стремящиеся раздвинуть зацепленные шестерни друг от друга, и в отличие от свободного дифференциала, где этот эффект стараются нивелировать, здесь именно за счёт него и происходит сжатие фрикционных пакетов между ведомыми шестернями и корпусом дифференицала, что в свою очередь приводит к выравниванию угловых скоростей. Помимо конических муфт и фрикционных пакетов для усиления эффекта здесь нередко используется распорная пружина, установленная между ведомыми шестернями. И для усиления эффекта эти дифференциалы обычно имеют не два, а четыре сателлита на крестообразном водиле.

Разработки подобных дифференциалов известны с довоенного периода — ими занимались американские фирмы LeTurno-Westinghouse и Borg Warner. Современный вид и дисковую блокировку дифференциалы приобрели в 60-х годах, когда появились относительно надёжные фрикционные материалы, что позволило делать всю систему компактной и пригодной для легковых автомобилей. Сегодня используются в качестве межколёсных в задних ведущих мостах как спортивных, так и внедорожных автомобилей. Надёжны, но могут требовать регулировки со временем.

Кулачковая блокировкаПравить

Кулачковый дифференциал Порше, применявшийся на KdF82

Конструктивно здесь возможны два варианта исполнения. В одном случае кулачковая муфта, состоящая из двух кулачковых дисков и промежуточного сепаратора с сухарями располагается между обеими ведомыми шестернями свободного дифференциала. Во втором случае, планетарная передача дифференциала вообще не имеет зубчатых колёс: эрзац-водилом дифференциала служит сепараторное кольцо, сателлитами являются сухари, а роль ведомых шестерён выполняют два кулачковых диска или кольца с волнообразным профилем сопряжённой с сепаратором поверхности. В обоих случаях идея блокировки основана на том, что при определённой разнице в угловых скоростях ведомых звеньев сухари расклиниваются между кулачковыми дисками или кольцами и практически моментально блокируют дифференциал. Блокировка здесь срабатывает только от разницы в угловых скоростях. До некоторого значения этой разницы дифференциал работает как свободный, по достижении — сразу блокируется, причём не важно, нагружен он крутящим моментом или нет. Какой-либо переходной режим частичной блокировки между свободным и заблокированным состояниями отсутствует.

Первые известные разработки кулачковых дифференциалов вероятно принадлежат Фердинанду Порше. Именно его дифференциал пошёл в серию на машинах KdF-Kübelwagen. Сегодня кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы в основном используются как межколёсные в автомобилях повышенной проходимости и в военной технике (бронетранспортёрах и пр.).

Шариковая блокировкаПравить

Конструктивно дифференциалы с шариковой блокировкой представляют собой некий эрзац планетарной передачи симметричной схемы СВС. Формально они не имеют ни шестерён, ни сателлитов в своей конструкции, но фактически, функции составляющих их деталей и общий принцип их работы идентичен конструкции и принципу работы любого настоящего планетарного дифференциала, а механика блокировки определяется повышением внутренного сопротивления работе, как и в остальных типах самоблокирующихся дифференциалов. В роли сателлитов здесь используются шарики, которые плотно набиты в закольцованные канавки в корпусе (водиле) дифференциала, и которые, как и настоящие сателлиты, контактируют одновременно друг с другом и с парой ведомых эрзац-шестерён (двумя солнцами). При небольшой разнице в угловых скоростях шарики, толкая друг-друга, перемещаются в закольцованной канавке в ту или другую сторону, обеспечивая дифференциальное вращение всей конструкции. При достижении некоего уровня разницы в угловых скоростях (пробуксовке) ведомых шестерён шарики не могут её (разницу) поддерживать, за счёт трения самотормозятся в своих канавках и тем самым создают блокировочный эффект.

Эта конструкция малоизвестна в мировом автопроме и всё её распространение, вероятно, ограничивается Россией и Украиной. Наиболее известные дифференциалы с шариковой блокировкой — это Автоматический Дифференциал Красикова и Автоматический Дифференциал Нестерова.

Дифференциал с вискомуфтойПравить

Вязкостная муфта с открытым корпусом.

Конструктивно дифференциал состоит из простого планетарного механизма абсолютно любой схемы и вискомуфты, соединяющей два его любые звена (два любые вала подачи/снятия мощности). Вискомуфта может располагаться как внутри дифференциала и связывать два ведомых звена, так и снаружи и связывать ведущее и ведомое звено (на принципиальную работы всей системы расположение вискомуфты влияния не оказывает). Идея блокировки основана на свойствах вискомуфты выравнивать угловые скорости двух своих звеньев за счёт свойств дилатантной жидкости. Блокировка срабатывает только от разницы в угловых скоростях. Кратковременно допускается 100 % блокировка. Переходные режимы также активно используются.

Вязкостные ДПВС менее эффективны в сравнении с вышеупомянутыми механическими ДПВС, так как в них происходит рассеивание энергии. В частности, любая постоянная нагрузка, которая нагревает жидкость внутри муфты, приводит к неустранимым перманентным потерям «дифференциального эффекта».^[1]

Данный ДПВС не стоит путать с использованием вискомуфты в системах так называемого полного привода по требованию.

Дифференциал с героторным насосомПравить

В дифференциалах этого типа с одной стороны вращается корпус героторного насоса, а с противоположной стороны вращается вал, соединённый с зубчатым колесом, находящимся внутри насоса. Когда возникает разница в частотах вращения корпуса и зубчатого колеса, насос сжимает рабочую жидкость во внутренней полости насоса. Это обеспечивает передачу вращающего момента к колесу машины, имеющему более сильное сцепление. Системы, основанные на насосах, имеют верхнюю и нижнюю границы прикладываемого давления, и внутреннее демпфирование во избежание гистерезиса. Новейшие системы с героторными насосами имеют компьютерное регулирование выходной мощности, что обеспечивает более высокую подвижность и исключает колебания.

Дифференциал с электронным управлениемПравить

Развитие электронных систем в автомобилях сделало возможным управление блокировкой полуосей с помощью электронных блоков управления (ЭБУ). Эти системы обязательно используют различные датчики.

Первым этапом стало использование датчиков системы антиблокировки колёс (ABS) для определения разницы в угловой скорости буксующих колёс и дальнейшего принудительного использования тормозной системы для индивидуального замедления колеса, вращающегося со слишком высокой скоростью — и, тем самым, перераспределения момента в сторону противоположного колеса через свободный дифференциал. Функция самоблокировки дифференциала в таких транспортных средствах имитируется, сам дифференциал остаётся классическим свободным, а следовательно, такое решение достаточно дешевое, не ухудшает параметры автомобиля и не требует специального обслуживания. Такие системы получили общее название «антипробуксовочных». По сути, они являются более продвинутой версией системы ABS, работающей не только при торможении, но и при движении и ускорении. Также используются как часть более глобальной системы «стабилизации» кузова автомобиля на дороге в условиях заноса. Однако, данные системы ограничены работой тормозной системы, склонны к перегреву при постоянной работе и последующей потере эффективности. На полноценной внедорожной технике обычно не используются.

Вторым этапом стало внедрение электронным систем управления с фрикционными муфтами, реализованными на каждой полуоси. Такие муфты могут быть разомкнуты при движении с приблизительно равными угловыми скоростями либо же наоборот замкнутыми для постоянной передачи момента по аналогии с FullTime 4WD, но при определении электроникой ситуации пробуксовки, а также с целью её предотвращения, нужные муфты сводятся с расчётным усилием, передавая больше момента на менее подвижную полуось. Используется, например, в системах Haldex-4, VTM-4. Могут быть реализованы как с помощью электрических муфт, так и гидравлических, для чего применяется электронасос.

Третьим этапом развития таких дифференциалов являются т. н. «активные дифференциалы», где вместо блокировки подачи момента используется постоянное управление распределением тяги между полуосями. В ряде реализаций, как например Honda SH-AWD, задний дифференциал реализован лишь функционально, без самой классической механики дифференциала, и целиком полагается на электронное управление тягой и скоростью вращения задних колёс. При этом используется весь переданный на данную ось момент, без потерь на торможение, он лишь перераспределяется в сторону менее буксующей полуоси. При этом появляется возможность повышения управляемости при повороте, за счёт передачи увеличенного момента на внешнюю полуось, причем даже с увеличением угловой скорости больше нормальной, за счёт редуктора с дополнительным повышающим числом. При выходе из строя каких-либо датчиков, используемых такими системами, привод тяги на ось прекращается, либо снижается функциональность. Также, система может сама отключиться, например, при перегреве.

1. ↑ Donnon, Martin et al. Zoom 67 (неопр.). — Express Motoring Publications, 2003. — С. 45—48.. — «…the gel used can quite suddenly alter with massive temperature, and lose its ability to generate torque transfer.».

Ошибка

• Автомобиль — модели, марки
• Устройство автомобиля
• Ремонт и обслуживание
• Тюнинг

• Аксессуары и оборудование
• Компоненты
• Безопасность
• Физика процесса

• Новичкам в помощь
• Приглашение
• Официоз (компании)
• Пригородные маршруты

• Персоны
• Наши люди
• ТЮВ
• Эмблемы

•  
• А
• Б
• В
• Г
• Д
• Е
• Ё
• Ж
• З
• И
• Й
• К
• Л
• М
• Н
• О
• П
• Р
• С
• Т
• У
• Ф
• Х
• Ц
• Ч
• Ш
• Щ
• Ъ
• Ы
• Ь
• Э
• Ю
• Я

Навигация

• Заглавная страница
• Сообщество
• Текущие события
• Свежие правки
• Случайная статья
• Справка

Личные инструменты

• Представиться системе

Инструменты

• Спецстраницы

Пространства имён

• Служебная страница

Просмотры

Перейти к: навигация,
поиск

Запрашиваемое название страницы неправильно, пусто, либо неправильно указано межъязыковое или интервики название. Возможно, в названии используются недопустимые символы.

Возврат к странице Заглавная страница.

Если Вы обнаружили ошибку или хотите дополнить статью, выделите ту часть текста статьи, которая нуждается в редакции, и нажмите Ctrl+Enter. Далее следуйте простой инструкции.

Torsen® Traction

В дифференциалах Torsen® используется передовая косозубая передача , изготовленная на самом современном зуборезном оборудовании. Запатентованные зубчатые передачи Invex™, Equvex™ и Equvex II дают Torsen® возможность передавать крутящий момент по мере необходимости на те шины, которые могут лучше всего его использовать, улучшая сцепление с дорогой, устойчивость и динамику автомобиля.

Дифференциалы Torsen® смещают крутящий момент, то есть они распределяют крутящий момент между шинами, направляя больший крутящий момент туда, где он лучше всего используется, без потери сцепления с дорогой для работы. Они работают, управляя трением, возникающим в результате приложения крутящего момента к косозубому зацеплению. При приложении крутящего момента к шестерням они упираются в корпус дифференциала. Это создает трение, пропорциональное приложенной нагрузке. Это трение дает ему возможность предотвратить пробуксовку колеса и смещение крутящего момента.

Настраивая и управляя этим уровнем трения во всем диапазоне рабочих характеристик, дифференциал может поддерживать дисбаланс сцепления, позволяя шине с лучшим сцеплением получать больший крутящий момент, предотвращая при этом нежелательное пробуксовывание колес. Способность дифференциала смещать больший крутящий момент на шину с лучшим сцеплением характеризуется как коэффициент смещения крутящего момента, или сокращенно «TBR». По сути, это представляет собой соотношение высокой тяги к низкой тяге, которую дифференциал может допустить, оставаясь заблокированным. Чем выше значение TBR, тем агрессивнее тяговое усилие.

Само трение создается нашей уникальной косозубой передачей. Когда входной крутящий момент прикладывается к косозубому зубчатому колесу, он создает ряд осевых сил, которые вдавливают это зубчатое колесо в корпус дифференциала. Когда эти силы прижимаются к стенке корпуса, этот контакт создает трение. По мере увеличения крутящего момента увеличиваются силы, и поэтому трение увеличивается пропорционально величине приложенного крутящего момента. Это дает Torsen® возможность поддерживать большой дисбаланс тяги в условиях сильного дросселя, например, при выходе из поворота. Тем не менее, он по-прежнему может свободно и плавно переключаться при низких уровнях крутящего момента, поэтому автомобиль послушен, им легко управлять и маневрировать.

В сочетании с системами контроля тяги на основе тормозов и другими электронными системами управления шасси Torsen® становится еще более эффективным, дополняя эти системы за счет уменьшения объема необходимого вмешательства и повышения реакции системы. Это работает в сухих, влажных, снежных, грязных, обледенелых и даже песчаных условиях, обеспечивая вашему автомобилю наилучшее сочетание тяговых характеристик.

В дифференциалах Torsen® используется усовершенствованная косозубая передача, изготовленная на самом современном зуборезном оборудовании. Запатентованные зубчатые передачи Invex™, Equvex™ и Equvex II дают Torsen® возможность передавать крутящий момент по мере необходимости на те шины, которые могут лучше всего его использовать, улучшая сцепление с дорогой, устойчивость и динамику автомобиля. Дифференциалы Torsen® смещают крутящий момент, то есть они распределяют крутящий момент между шины – смещая больший крутящий момент туда, где он лучше всего используется – без потери сцепления с дорогой для работы. Они работают, управляя трением, возникающим при приложении крутящего момента к косозубому зацеплению. Это трение дает ему возможность предотвратить пробуксовку колеса и смещение крутящего момента. Настраивая и управляя этим уровнем трения во всем диапазоне рабочих характеристик, дифференциал способен поддерживать дисбаланс сцепления, позволяя шине с лучшим сцеплением получать больший крутящий момент, предотвращая нежелательное проскальзывание колеса. Способность дифференциала смещать больший крутящий момент на шину с лучшим сцеплением характеризуется как коэффициент смещения крутящего момента или сокращенно «TBR». По сути, это представляет собой соотношение высокой тяги к низкой тяге, которую дифференциал может допустить, оставаясь заблокированным. Чем выше значение TBR, тем агрессивнее тяговое усилие. Само трение обеспечивается нашей уникальной косозубой передачей. Когда входной крутящий момент прикладывается к косозубому зубчатому колесу, он создает ряд осевых сил, которые вдавливают это зубчатое колесо в корпус дифференциала. Когда эти силы прижимаются к стенке корпуса, этот контакт создает трение. По мере увеличения крутящего момента увеличиваются силы, и поэтому трение увеличивается пропорционально величине приложенного крутящего момента. Это дает Torsen® возможность поддерживать большой дисбаланс тяги в условиях сильного дросселя, например, при выходе из поворота. Тем не менее, он по-прежнему может свободно и плавно переключаться при низких уровнях крутящего момента, поэтому автомобиль послушен, прост в управлении и маневрировании. системы за счет уменьшения объема необходимого вмешательства и повышения реакции системы. Это работает в сухих, влажных, снежных, грязных, обледенелых и даже песчаных условиях, обеспечивая вашему автомобилю наилучшее сочетание тяговых характеристик.

Torsen® Traction

Как установить звездочку и ротор на дифференциал?

Для блока 012000 есть несколько вариантов. Если вы делаете свой собственный корпус, вы можете имитировать конструкцию из двух частей, используя внутренние размеры нового блока. Если вы используете новый корпус, вы можете добавить резьбовые отверстия на любом конце, чтобы установить звездочку и ротор. Другой вариант — просверлить отверстия в корпусе в тех же местах, что и «старый» университетский выпуск. Помните, что корпус изготовлен из закаленного чугуна! Если вы все еще используете блок M021-DHU, то есть несколько подходов к этому; самый популярный использует 3 болта с головкой дифференциала для установки звездочки. Для этого нужны более длинные болты. Также многие команды добавляют к дифференциалу тормозной диск, расположенный напротив звездочки. Оба могут быть прикреплены сквозным болтовым соединением всей сборки. Другие методы включают изготовление короткого вала со шлицами, чтобы соответствовать ведущему шлицу на конце дифференциала. Этот вал может иметь фланец для установки звездочки. Другой вариант — изготовить корпус самостоятельно, добавив монтажный фланец для звездочки.

Как разобрать 012000?

Новый блок имеет штифты Spiroll вместо «старых» штифтов. Лучший способ извлечь штифт — сделать надрез на штифте Spirol с помощью вращающегося инструмента, а затем с помощью небольшого долота выбить штифт из удерживающей секции. Вы можете вытащить штифт, поместив долото в паз и удерживая долото под углом, несколько раз ударяя по нему, пока штифт не освободится. Эта задача может быть сложной, и вам потребуется некоторое время и терпение.

Можно ли модифицировать университетское специальное предложение для повышения производительности?

Да, в какой-то степени. Поскольку производительность (коэффициент смещения крутящего момента или TBR) является прямой функцией дифференциального внутреннего сопротивления устройства, изменение сопротивления изменит TBR. Большая часть этого сопротивления обусловлена ​​самой конструкцией редуктора и не может быть изменена. Однако есть и другие фрикционные факторы, которые могут. Одним из таких факторов является коэффициент трения шайб, на которые упираются боковые шестерни при приложении крутящего момента. Мы используем различные типы шайб для регулировки TBR. Шайбы с более высоким коэффициентом трения включают в себя обычную сталь, сталь с никелированием или термообработкой FNC и закаленную бронзу. Для уменьшения трения мы также используем игольчатые подшипники, а также шайбы с тефлоновым покрытием. Для 012000 коэффициент смещения крутящего момента составляет около 2,6: 1 в движении (дроссель включен) и 4: 1 в режиме движения по инерции (дроссель дроссельной заслонки / задний ход), если дифференциал установлен в автомобиле с большим входным шлицем влево. (обычно считается со стороны водителя). Перестановка упорных шайб, расположенных между боковыми шестернями и корпусом дифференциала, из конца в конец изменяет отношение смещения крутящего момента для режимов движения и движения по инерции. Это приводит к увеличению TBR в режиме движения, что обычно является благоприятным для этого типа автомобиля. Если при установке в автомобиль большой шлиц находится справа, то шайбы уже находятся в правильном месте для этого. Для M021-DHU игольчатые подшипники между боковыми шестернями и корпусом/крышкой можно заменить стальными шайбами ​​тех же размеров. Другим вариантом может быть замена только подшипника с левой стороны дифференциала (установленного в автомобиле) на стальную шайбу. Это может предложить лучший баланс производительности между включенным и выключенным дросселем. Использование менее вязкой нефти также повысит TBR. Более вязкая жидкость понизит его. Если вы меняете масло, убедитесь, что вы все еще используете смазку спецификации GL-5.

Есть ли какие-либо особенности конструкции для установки университетского спецвыпуска в нашу машину?

Нужно уметь управлять дифференциалом, и в нем нужно держать масло. Убедитесь, что блок хорошо герметизирован, чтобы масло не вытекало. Вам понадобится способ наполнения и слива устройства. Кроме того, при присоединении тормозного диска к дифференциалу убедитесь, что блок не охлаждается. Тормозные роторы могут генерировать высокие температуры, и дифференциал становится радиатором. Обычно трансмиссионные масла не должны нагреваться до температуры 250 градусов по Фаренгейту в течение длительных периодов времени, иначе существует риск нарушения термической вязкости.

Можно ли убрать вес из университетского спецвыпуска?

Да. Мы видели устройства весом около 6 фунтов. Этого можно добиться, изготовив уникальный корпус из алюминия. Хотя это обычно не рекомендуется, несколько команд показали, что это может работать довольно успешно. Кроме того, другие команды значительно уменьшили вес стандартного корпуса. Обязательно выполняйте подробный анализ методом конечных элементов при внесении любых изменений в корпус и крышку.

Как сохранить масло в университетском выпуске?

Популярным методом является изготовление втулки, закрывающей корпус, и размещение ее между звездочкой и ротором. Некоторые команды строят уникальный корпус, закрывающий устройство.

Предоставляет ли Torsen втулку или кожух для герметизации университетского выпуска?

Нет. Мы предоставляем только сам дифференциал, то, как он будет интегрирован в автомобили отдельных команд, зависит только от команды. Из этого следует, что определение наилучшего метода запечатывания университетского спецвыпуска является обязанностью команды.

Можно ли построить дифференциал только с двумя парами зубчатых колес?

Не рекомендуется. Попытка построить дифференциал только с двумя парами зубчатых колес, расположенных на 180 градусов друг от друга, приведет к ошибкам синхронизации в зацеплении. В таком транспортном средстве, как автомобиль Formula SAE, дифференциал может некоторое время существовать как таковой, поскольку автомобили легкие и имеют небольшой выходной крутящий момент. Сборку с зубчатым зацеплением, раздвинутым на 180 градусов, очень сложно «рассчитать по времени», и без правильной синхронизации устройство в конечном итоге выйдет из строя (см. вопрос 14).

Где взять шлицевые валы?

Есть три варианта:

1. Используйте выходные валы OEM Audi, приобретенные у Audi или на свалке.

2. Изготовьте собственное изделие в соответствии со спецификацией сплайна, приведенной в PDF-файле M021DHU General Fact (старый дифференциал) или PDF-файле 012000 General Fact. При использовании штатных валов рекомендуется использовать задний выходной вал из-за его меньшей длины.

3. Свяжитесь с Paradigm Motorsports, чтобы получить уже изготовленные валы для университетского специального выпуска. Нажмите кнопку Torsen Splines или гиперссылку Torsen Splined Bars для получения дополнительной информации. (Paradigm Motorsports не связана с JTEKT Torsen North America, Inc. или названием TORSEN)

Какие детали можно вытащить из свалки?

Дифференциал Torsen в Audi quattro расположен в трансмиссии автомобиля. Валы также являются частью узла трансмиссии. Есть два вала, передний выход и задний выход от дифференциала. Задний выходной вал выходит из хвостового вала трансмиссии и крепится болтами к фланцу. Передний выходной вал находится внутри трансмиссии и намного длиннее заднего выходного вала. Передний вторичный вал имеет кованую шестерню оси на переднем конце. Любой вал имеет правильные шлицы, однако задний выходной вал используется более широко.

Можно ли прикрепить тормозной диск к университетскому спецвыпуску?

Тормозной диск довольно часто крепится к дифференциалу. На коэффициент смещения это не повлияет напрямую. Зубчатая передача будет смещать любой крутящий момент, приложенный к ним, и коэффициент смещения не зависит от того, как этот крутящий момент применяется. Если тормоз используется, когда крутящий момент все еще действует, то (в зависимости от фактических величин) они нейтрализуют друг друга до того, как крутящий момент достигнет дифференциальной передачи. Если используется звездочка/ротор, то тормоз просто отменяет входной крутящий момент привода. Однако, если ротор расположен на противоположном конце корпуса дифференциала, то одновременное применение тормоза и газа создаст скручивающую нагрузку на корпус. В зависимости от того, насколько корпус дифференциала был модифицирован для применения, это потенциально может привести к достаточному отклонению корпуса, что приведет к заклиниванию зубчатого зацепления. Это, в свою очередь, повлияет на коэффициент смещения крутящего момента. Следовательно, любое моделирование или анализ изгиба корпуса при кручении, которые могут быть проведены, должны быть выполнены для обеспечения надлежащего неподвижного состояния корпуса. Что касается накопления тепла, ну, тормозные диски являются теплоотводами. Если он прикреплен к дифференциалу напрямую, он будет передавать тепло дифференциалу. Это не повредит самой передаче, но потенциально может вызвать проблемы со смазкой в ​​дифференциале. Поскольку объем масла в дифференциале небольшой, это масло быстро нагревается. Многие масляные добавки готовятся из масла при температуре около 325-350 градусов по Фаренгейту. Если температура масла поддерживается выше этого значения, масло может разлагаться. Что, естественно, приведет к повреждению шестерни дифференциала.