Mechanizm różnicowy torsena: zasada działania

"Torsen" to jedna z odmian samoblokujących mechanizmów różnicowych. Mechanizm ten jest dostępny zarówno w samochodach krajowych, jak i zagranicznych. Zasada działania mechanizmu różnicowego "Thorsen" oparta jest na zmiennym tarciu części mechanicznych, co prowadzi do rozłożenia momentu obrotowego pomiędzy parą kół.

Przeznaczenie

Więc jaki jest cel tego mechanizmu? Najprostszy mechanizm różnicowy jest w stanie rozdzielić moc lub moment obrotowy pomiędzy dwa koła w sposób równomierny, jednakowy. Jeśli jedno koło utknęło i nie może się trzymać powierzchni drogi, na drugim kole jest zerowy moment obrotowy. Ulepszone modele, a zdecydowana większość to dyferencjały o ograniczonym poślizgu z mechanizmem samoblokującym, wyposażone są w system blokujący oś holowaną. Moment obrotowy jest następnie rozdzielany w taki sposób, że maksymalna moc jest przekazywana do koła, które zachowuje dobrą trakcję.

Mechanizm różnicowy Torsen jest optymalnym rozwiązaniem dla pojazdów z napędem na wszystkie koła, które pracują głównie w trudnym terenie. "Thorsen" to nie nazwisko dewelopera, ale skrót. Oznacza to torque sensing, czyli wykrywanie momentu obrotowego.

O historii

Pierwszy mechanizm różnicowy Thorsen został wyprodukowany w 1958 roku. Amerykański inżynier W. Reed (USA) opracował konstrukcję i zasadę działania. Glizman. Patent na seryjną produkcję tego samoblokującego się mechanizmu otrzymała firma "Thorsen", której nazwa stała się nazwą dla urządzenia.

Urządzenie

Mechanizm oparty jest na zwykłych elementach - konstrukcja jest podobna do konstrukcji każdej jednostki planetarnej. Możemy wyróżnić główne części - obudowę, przekładnie ślimakowe i satelity.

Ogólna koncepcja nie różni się znacznie od koncepcji konwencjonalnej przekładni. obudowa jest sztywno połączona z zespołem transmisyjnym. Satelity są montowane wewnątrz szafy. Są one montowane na specjalnych osiach. Satelity są sztywno połączone z przekładniami półosi. Koła zębate osi są osadzone na wałach, na które przenoszony jest moment obrotowy.

A teraz sam mechanizm Torsena. W tym zespole zębatka na półosi ma zęby spiralne. Jest to nic innego jak konwencjonalny wałek ślimakowy.

Satelity są parą kół zębatych o zębach spiralnych. Jeden z elementów tej pary tworzy z wałem osiowym parę przekładni ślimakowych. Para kół zębatych ukośnych może również współpracować jako para kół zębatych walcowych. Są trzy satelity, z których każdy reprezentuje parę zębatek.

Zasada działania

Przyjrzyjmy się, jak działa mechanizm różnicowy Torsena. Jako przykład weźmy zespół międzyosiowy. Gdy para kół napędowych porusza się na wprost, oba napotykają ten sam opór. Mechanizm rozdziela więc moment obrotowy równomiernie pomiędzy dwa koła. Podczas jazdy na wprost satelity nie są włączone i moment obrotowy jest przenoszony bezpośrednio z kielicha na przekładnie osi.

Gdy pojazd wchodzi w zakręt, koło wewnętrzne odczuwa większy opór i zwalnia. Ślimakowa przekładnia koła wewnętrznego zaczyna pracować. Zębatka na półosi obraca przekładnię satelitów. Ten ostatni przenosi moment obrotowy na drugi zębnik na półosi. Zwiększa to siłę działającą na koło zewnętrzne. Ponieważ różnica momentu obrotowego pomiędzy obiema stronami jest niewielka, tarcie w drugim ślimaku jest również niewielkie. W tym przypadku nie nastąpi samoczynne zablokowanie. Na tej zasadzie działa mechanizm różnicowy Thorsena.

Gdy jedno z kół napędowych pojazdu znajdzie się na śliskiej powierzchni, jego opór jest zmniejszony. Moment obrotowy ma tendencję do przechodzenia na to koło. Półoś obraca zębatkę satelitarną, która przekazuje moment obrotowy na drugą zębatkę satelitarną. W tym przypadku jest to samoblokada. Przekładnia satelitarna nie jest w stanie działać jako element napędowy i nie może obracać półosiowego zębnika ze względu na pewne cechy przekładni ślimakowych. To dlatego ślimak się zacina. A jak się zakleszczy, to zahamuje obrót drugiej pary i moment obrotowy na każdej z półosi się wyrówna.

Trzy tryby pracy

Jeśli jedna z opon jest całkowicie sposób działania Jeśli rozważymy mechanizm różnicowy Torsena, należy stwierdzić, że układ może pracować w trzech różnych trybach. Rzeczywiste działanie zależy od poziomu oporu na kole. Gdy jest taka sama, moment obrotowy jest rozłożony równomiernie.

Jeżeli opór na jednym z kół wzrasta, to włącza się przekładnia ślimakowa i w ten sposób uruchamiany jest drugi bieg, pomimo małego oporu na nim. To spowoduje redystrybucję momentu obrotowego we właściwy sposób. W tym przypadku jedno koło zwalnia. Drugi będzie się kręcił szybciej.

Jeśli dojdzie do całkowitej utraty oporu na jednej z opon, to towarzyszyć temu będą m.in blokowanie lub zatarcie w przekładni ślimakowej z powodu dużego tarcia. Następnie druga para osi jest natychmiast hamowana. Moment obrotowy jest wyrównany. działanie mechanizmu różnicowego Torsen w tym trybie jest podobne do jazdy na wprost.

Trzy rodzaje skrętu

Pierwsza wersja wykorzystuje zębniki na osiach napędowych jako przekładnie ślimakowe, a satelity na dwóch osiach jako przekładnie ślimakowe. Satelity są sparowane na każdej półosi z tymi na przeciwległej osi. Jest to połączone za pomocą przekładni zębatej czołowej. Osie satelitarne są prostopadłe do półosi. Ta wersja mechanizmu różnicowego Torsena jest uznawana za najmocniejszą spośród wszystkich podobnych konstrukcji. Możliwość pracy w bardzo szerokim zakresie momentu obrotowego.

Druga wersja różni się tym, że osie satelitarne są równoległe do półosi. Satelity w tym przypadku są ustawione inaczej. Znajdują się one w specjalnym układzie siedzeń na pucharach. Sparowane satelity są połączone przekładnią spiralną, która działa jako mechanizm blokujący przy rozłożeniu.

Trzeci wariant jest jedynym w serii o konstrukcji planetarnej. Jest stosowany jako mechanizm różnicowy osi w pojazdach z napędem na wszystkie koła. Osie satelitów i przekładnie napędowe są również równoległe do siebie. W ten sposób powstaje bardzo kompaktowa jednostka. Konstrukcja umożliwia od samego początku rozkład obciążenia 40:60 na obie osie. W przypadku włączenia blokady częściowej, przełożenie może odchylić się nawet o 20%.

Zalety tej konstrukcji różnicowej

Korzyści z tej konstrukcji są liczne. Mechanizm ten cieszy się uznaniem ze względu na to, że jego dokładność jest niezwykle wysoka, a praca bardzo płynna i cicha. Moc jest rozdzielana automatycznie na koła i osie - bez konieczności ingerencji kierowcy. Redystrybucja momentu obrotowego nie ma wpływu na hamowanie. Przy prawidłowej pracy mechanizmu różnicowego nie wymaga on żadnej konserwacji - kierowca musi jedynie sprawdzić i okresowo wymienić olej.

Dlatego wielu kierowców zakłada mechanizm różnicowy "Thorsen" na "Nivie". Jest również używany system stałego napędu na cztery koła i nie ma elektroniki, więc nie jest rzadkością dla ekstremalnych entuzjastów, aby zmienić zwykły mechanizm różnicowy do tej jednostki.

Wady

Są też pewne wady. Cena jest wysoka, ponieważ konstrukcja wewnętrzna jest skomplikowana. Ponieważ mechanizm różnicowy działa na zasadzie kolca, zwiększa zużycie paliwa. Przy wszystkich swoich zaletach, wydajność jest niska w porównaniu z innymi podobnymi systemami. Mechanizm ma dużą podatność na zakleszczenia, a zużycie elementów wewnętrznych jest dość intensywne. Do smarowania potrzebne są specjalne produkty, ponieważ urządzenie wytwarza dużo ciepła. Jeśli na jednej osi zamontowane są różne koła, części zużywają się jeszcze intensywniej.

Aplikacja

Zespół jest stosowany jako mechanizm międzykołowy i międzyosiowy do redystrybucji momentu obrotowego. Jednostka tego typu montowana jest w wielu zagranicznych samochodach, ale najbardziej znana jest w Audi Quatro. Producenci samochodów z napędem na wszystkie koła bardzo często preferują tę konstrukcję. Mechanizm różnicowy Torsen w VAZ jest instalowany ze względu na jego porównywalną prostotę i natychmiastowe działanie.