Дифференциал Torsen представляет собой самоблокирующийся червячный дифференциал повышенного трения. Как и в случае любого дифференциала, необходим чтобы распределять крутящий момент между ведущими колесами или между ведущими осями. Название механизма происходит от фразы Torque Sensing, что означает «чувствительный к крутящему моменту». Рассмотрим принцип работы, основные узлы, достоинства и недостатки этого трансмиссионного устройства нескольких поколений.
Как работает Торсен
Дифференциал Торсен — это самоблокирующийся червячный дифференциал. Это указывает на то, что автоматическая блокировка дифференциала происходит при разнице крутящих моментов между корпусом механического устройства и приводным валом. Сам дифференциал состоит из ведомой и ведущей червячных шестерен, называемых «полуосевыми» и «сателлитами» соответственно. У червячной шестерни есть особенность: она не вращается от других шестерен, но может вращать другие шестерни. Это свойство допускает частичную блокировку дифференциала.
Принцип работы межосевого червячного дифференциала.
Если колеса автомобиля хорошо прилегают к дорожному покрытию и движутся плавно, крутящий момент между осями будет распределяться в равных пропорциях. При резком увеличении крутящего момента ведущие червячные шестерни пытаются начать движение в обратном направлении. Ведомые шестерни перегружаются, выходные валы блокируются и избыточный крутящий момент двигателя автомобиля передается на другую ось.
Самоблокирующийся червячный дифференциал между колесами активируется, когда одно из колес пробуксовывает. При пробуксовке крутящий момент на одном колесе уменьшается, Торсен блокируется и передает крутящий момент от двигателя автомобиля на другое колесо. Блокировка буксующего колеса также частичная и степень блокировки зависит от того, насколько уменьшилось значение крутящего момента.
Дифференциал Torsen может распределять крутящий момент максимум до отношения 7: 1.
Основные составляющие дифференциала
Рассмотрим, из каких основных элементов состоит Торсен:
- Корпус или “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 или “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.
Напомним, что данная разновидность самоблокирующегося дифференциала является наиболее идеальной конструкцией.
Поколения дифференциала Torsen
Самоблокирующийся дифференциал Torsen имеет три поколения:
- T-1 – первое поколение самоблокирующегося устройства. 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 разрешает колесам автомобиля вращаться с разной скоростью. При проскальзывании колеса механизм пробует передать солидную часть мощности двигателя автомобиля на другую полуось, по окончании чего червячная пара данной полуоси расклинивается. Наряду с этим сила трения, которая появляется 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 находятся в особых карманах корпуса дифференциала; участвующие в ходе 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 машинах, имеющих полный привод. Механизм имеет компактные габариты в связи с тем, что ведущая шестерня и оси сателлитов находятся в конструкции параллельно.
Плюсы и минусы
Плюсы дифференциала Torsen:
- высокая точность работы;
- плавность работы;
- низкий уровень шума при работе;
- распределение мощности двигателя автомобиля между колесами или ведущими мостами происходит машинально и не требует участия водителя;
- мгновенное перераспределение крутящего момента не воздействует на процесс торможения;
- при корректной эксплуатации фактически не испытывает недостаток в обслуживании (нужны только контроль уровня трансмиссионного масла и его своевременная замена).
Минусы дифференциала Торсен:
- большая цена из-за сложности изготовления и сборки механизма;
- повышение расхода топлива из-за потерь на трение элементов механического устройства;
- относительно низкий КПД; предрасположенность к заклиниванию;
- большой износ нагруженных элементов; механизм требует особенные смазочные материалы из-за большого тепловыделения при работе;
- ускоренный износ деталей при применении колес одной оси с различными характеристиками (к примеру, при установке запасного колеса, отличающегося от установленных колес).
Использование
Самоблокирующийся дифференциал Torsen применяют как в качестве межколесных, так и в качестве межосевых устройств распределения крутящего момента. Известность получил дифференциал Torsen Audi Quattro. В современных полноприводных машинах данное механическое устройство устанавливается довольно часто.
Межосевой дифференциал Torsen используется фактически на всех машинах Hummer.
Популярность устройства распределения крутящего момента Торсен обусловлена отсутствием связи с какой-либо электроникой или муфтами. Данный элемент трансмиссии – это относительно несложный механизм, отличающийся мгновенным срабатыванием и отсутствием негативного влияния на процесс торможения. Поэтому исходя из этого дифференциал данного типа применяют в своих машинах ведущие производители машин.
