Тхорсен: генерације, уређаји и принцип рада

У процесу кретања аутомобила, на његове точкове се врши веома различит ефекат, почевши од обртног момента који долази из мотора преко мењача, а завршава се разликом у обртајима када возило савладава нагли заокрет. У савременим аутомобилима користи се диференцијал за уклањање разлике у ротацији точкова на једној осовини.

Нећемо детаљно разматрати шта је то и који је његов принцип деловања - постоји засебан чланак... У овом прегледу размотрићемо једну од најпознатијих врста механизама - Торсен. Хајде да разговарамо о томе шта је његова посебност, како ради, у које аутомобиле је инсталиран и које врсте постоје. Овај механизам је био посебно популаран захваљујући увођењу у СУВ возила и моделе аутомобила са погоном на сва четири точка.

У многе своје моделе возила са погоном на сва четири точка, произвођачи аутомобила инсталирају различите системе који дистрибуирају обртни момент дуж осовина аутомобила. На пример, за БМВ ово је кДриве (прочитајте о овом развоју овде), Мерцедес -Бенз - 4Матиц (описано је о његовој посебности одвојено) итд. Често је у уређају таквих система укључен диференцијал са аутоматским закључавањем.

Шта је Торсенов диференцијал

Торсенов диференцијал је једна од модификација механизама са пужним зупчаником и високим степеном трења. Слични уређаји се користе у различитим системима возила у којима се сила обртног момента дистрибуира са погонске осовине на погонску осовину. Уређај је монтиран на погонски точак, што спречава прерано трошење гума када се аутомобил креће по кривудавом путу.

Такође, слични механизми уграђени су између двије осовине како би се снага из погонске јединице пренијела на секундарну осовину, чинећи је водећом. У многим модерним моделима теренских возила, централни диференцијал је замењен са више плочастом фрикционом спојком (разматра се његова структура, модификације и принцип рада у другом чланку).

Име Тхорсен дословно се са енглеског преводи као „осетљив на обртни момент“. Ова врста уређаја је способна за само-закључавање. Због тога елементу за самозакључавање нису потребни додатни уређаји који нивелишу функционисање механизма који се разматра. Овај процес ће се догодити када погонско и погонско вратило имају различите обртаје или обртни момент.

Дизајн самоблокирајућих механизама подразумева присуство пужних зупчаника (погонских и водећих). У круговима возача можете чути назив сателит или полуосни. Све су то синоними за пужне зупчанике који се користе у овом механизму. Пужни зупчаник има једну особину - не мора да преноси ротационе покрете из суседних зупчаника. Напротив, овај део може независно извртати суседне елементе зупчаника. Ово обезбеђује делимичну блокаду диференцијала.

Именовање

Дакле, сврха Торсеновог диференцијала је да обезбеди ефикасно одузимање снаге и расподелу обртног момента између два механизма. Ако се уређај користи у погонским точковима, онда је потребно тако да када један точак проклиза, други не губи обртни момент, већ наставља да ради, обезбеђујући вучу са површином пута. Средишњи диференцијал има сличан задатак - када точкови главне осовине склизну, он може да закључа и пренесе део снаге на секундарну осовину.

У неким модерним аутомобилима произвођачи аутомобила могу користити диференцијалну модификацију која независно закључава овјешени точак. Захваљујући томе, максимална снага се не испоручује на задњу осовину, већ на ону са добрим приањањем. Ова компонента мењача је идеална ако машина често осваја теренске услове.

Његова локација зависи од врсте преноса који аутомобил има:

• Аутомобил са предњим погоном. У овом случају, диференцијал ће бити у кућишту мењача;
• Аутомобил са задњим погоном. У овом распореду, диференцијал ће бити инсталиран у кућишту осовине погонске осовине;
• Возила са погоном на сва четири точка. У овом случају, диференцијал (ако се више плочасто централно квачило не користи као његов пандан) ће се инсталирати у кућиште осовине предње и задње осовине. Преноси обртни момент на све точкове. Ако је уређај инсталиран у разводној кутији, тада ће обезбедити извлачење снаге помоћу погонских осовина (за више детаља о томе шта је разводна кутија, прочитајте у другом прегледу).

Историја стварања

Пре него што се овај уређај појавио, возачи моторних возила на сопствени погон приметили су смањење контроле посаде када је брзином савладавала завој. У овом тренутку сви точкови, који су међусобно круто повезани заједничком осовином, имају исту угаону брзину. Због овог ефекта један од точкова губи контакт са површином пута (мотор га окреће истом брзином, а површина пута то спречава), што убрзава хабање гума.

Да би решили овај проблем, инжењери који су развијали следеће модификације аутомобила скренули су пажњу на уређај, који је створио француски проналазач О. Пецкер. У свом дизајну имао је вратила и зупчанике. Рад механизма је био да обезбеди да се обртни момент преноси са парне машине на погонске точкове.

Иако је у многим случајевима транспорт постао стабилнији при скретању, али уз помоћ овог уређаја било је немогуће потпуно уклонити проклизавање точкова са различитим угаоним брзинама. Овај недостатак се посебно манифестовао када је аутомобил пао на клизаву површину пута (лед или блато).

Будући да је транспорт и даље био нестабилан при скретању на лоше асфалтираним путевима, то је често доводило до појаве саобраћајних несрећа. То се променило када је дизајнер Фердинанд Порсцхе створио брегасти механизам који спречава клизање погонских точкова. Овај механички елемент пронашао је свој пут у мењачима многих Волксвагенових модела.

Диференцијал са самоблокирајућим уређајем развио је амерички инжењер В. Глизман. Механизам је створен 1958. године. Изум је патентирао Торсен и још увек носи ово име. Иако је сам уређај у почетку био прилично ефикасан, временом се појавило неколико модификација или генерација овог механизма. Која је разлика између њих, размотрићемо мало касније. Сада ћемо се фокусирати на принцип рада Тхорсеновог диференцијала.

Принцип рада

Најчешће се Тхорсенов механизам налази у оним моделима аутомобила у којима се извођење снаге може извести не само на засебну осовину, већ чак и на засебни точак. Често се самоблокирајући диференцијал инсталира и на моделима аутомобила са погоном на предње точкове.

Механизам функционише према следећем принципу. Мењач преноси ротацију на одређени точак или осовину преко диференцијала. У раним моделима аутомобила, механизам је могао да промени количину обртног момента у односу 50/50 процената (1/1). Савремене модификације су у стању да прерасподеле ротациону силу до односа 7/1. Ово омогућава возачу да контролише возило чак и ако само један точак има добру вучу.

Када брзина клизног точка нагло скочи, пужни механизам механизма је закључан. Као резултат тога, силе се у одређеној мери усмеравају на стабилнији точак. Клизни точак у најновијим моделима аутомобила скоро губи обртни момент, што спречава проклизавање аутомобила или ако је аутомобил заглављен у блату / снегу.

Самоблокирајући диференцијал се може инсталирати не само на страним аутомобилима. Често се овај механизам може наћи на домаћим моделима аутомобила са задњим или предњим погоном. У овој верзији аутомобил, наравно, не постаје возило за све терене, али ако се у њему користе благо увећани точкови, а клиренс је висок (више детаља о овом параметру види у у другом прегледу), онда ће у комбинацији са Торсеновим диференцијалом пренос омогућити возилу да се носи са умереним условима на терену.

1) Исти услови за сваку осовину: обртни момент у једнаким размерама се испоручује на обе осовине осовина, точкови се окрећу истом брзином;
2) Предња осовина је на леду: однос предњег / задњег обртног момента може достићи 1 / 3.5; предњи точкови се окрећу већом брзином;
3) Аутомобил улази у угао: расподела обртног момента може да достигне 3.5 / 1 (предњи / задњи точкови), предњи точкови се брже окрећу;
4) Задњи точкови су на леду: однос обртног момента може да достигне 3.5 / 1 (предња / задња осовина), задњи точкови се брже окрећу.

Размотрите рад попречног осовинског диференцијала. Цео процес се може поделити у неколико фаза:

1. Мењач преноси обртни момент на погонски зупчаник кроз главно погонско вратило;
2. Погоњени зупчаник преузима ротацију. На њега је причвршћен такозвани носач или чаша. Ови делови се окрећу са погонским зупчаником;
3. Како се чаша и зупчаник окрећу, ротација се преноси на сателите;
4. Осовине сваког точка су причвршћене за сателите. Заједно са овим елементима, одговарајући точак се такође окреће;
5. Када се сила ротације једнако примени на диференцијал, сателити се неће ротирати. У овом случају ротира се само погонски зупчаник. Сателити остају непомични у чаши. Захваљујући томе, сила из мењача се пола распоређује на сваку осовинску осовину;
6. Када аутомобил уђе у завој, точак са спољне стране полукруга прави више обртаја од оног са унутрашње стране полукруга. Из тог разлога, у возилима са чврсто повезаним точковима на једној осовини, долази до губитка контакта са површином пута, јер се на свакој страни ствара отпор различите величине. Овај ефекат се елиминише кретањем сателита. Поред чињенице да се ротирају са чашом, ове компоненте почињу да се окрећу око своје осе. Посебност уређаја ових елемената је у томе што су њихови зуби направљени у облику чуњева. Када се сателити окрећу око своје осе, брзина ротације једног точка се повећава, а другог смањује. У зависности од разлике у отпору точкова, прерасподела обртног момента у неким аутомобилима може да достигне однос од 100/0 одсто (то јест, сила ротације се преноси само на један точак, а други се једноставно слободно окреће);
7. Конвенционални диференцијал је дизајниран да прилагоди разлику у брзини ротације између два точка. Али ова карактеристика је и недостатак механизма. На пример, када аутомобил уђе у блато, возач покушава да изађе са тешке деонице пута повећавајући брзину ротације точкова. Али због рада диференцијала, обртни момент прати пут најмањег отпора. Из тог разлога, точак остаје непомичан на стабилном делу пута, а суспендовани точак се окреће највећом брзином. Да бисте уклонили овај ефекат, потребна вам је само блокада диференцијала (овај процес је детаљно описан у другом прегледу). Без механизма за закључавање, аутомобил се често зауставља када бар један точак почне да клизи.

Погледајмо поближе како Торсен диференцијал ради у три различита начина вожње.

Равним покретом

Као што смо већ напоменули, када се аутомобил креће дуж равног дела пута, половина обртног момента се прима на сваку осовину погонске осовине. Из тог разлога, погонски точкови се окрећу истом брзином. У овом режиму механизам подсећа на круту спојницу два погонска точка.

Сателити мирују - само се окрећу са механизмом. Без обзира на врсту диференцијала (закључани или слободни), у таквим условима вожње механизам ће се понашати исто, јер су оба точка на истој површини и окренути су према истом отпору.

При окретању

Точак унутрашњег полукруга чини мање покрета током кривине од оног са спољне стране кривине. У овом случају се манифестује рад диференцијала. Ово је стандардни начин рада у којем се активирају механизми за компензацију разлике у обртајима погонских точкова.

Када се аутомобил нађе у таквим условима (а то се често дешава, пошто се ова врста транспорта не креће по унапред постављеној прузи, попут воза), сателити почињу да се окрећу око своје осе. У том случају се не губи веза са телом механизма и зупчаницима осовинских осовина.

Пошто точкови не губе вучу (трење се јавља између гума и пута подједнако), обртни моменат наставља да тече према уређају у истој пропорцији од 50 до 50 одсто. Овај дизајн је посебан по томе што при различитим брзинама ротације точкова точак, који се брже окреће, захтева већу снагу у односу на други, који ради при мањим брзинама.

Захваљујући овом нивелисању рада уређаја, отпор који се примењује на коловрат се елиминише. У моделима са крутим спајањем погонских осовина овај ефекат се не може уклонити.

При клизању

Квалитет слободног диференцијала опада када један од точкова аутомобила почне да клизи. То се дешава, на пример, када возило налети на блатњаву земљану цесту или делимично залеђену деоницу пута. Пошто пут престаје да се одупире ротацији полуосовине, снага се скида са слободног точка. Природно, вуча у таквој ситуацији такође нестаје (један точак, који је на стабилној површини, остаје непомичан).

Ако су у машину инсталирани слободни симетрични диференцијали, тада се Њутони / метри у овом случају дистрибуирају само у једнаким размерама. Стога, ако на једном точку нестане вуче (почиње његово слободно окретање), други га аутоматски губи. Точкови престају да се држе за пут и аутомобил успорава. У случају заустављања на леду или у блату, возило се неће моћи померити са свог места, пошто точкови приликом поласка одмах пуцају у клизање (у зависности од стања пута).

Управо је то кључни недостатак слободних диференцијала. Када се губи вуча, сва снага мотора са унутрашњим сагоревањем прелази на суспендовани точак и он се једноставно бескорисно окреће. Тхорсенов механизам елиминише овај ефекат закључавањем при губитку вуче на точку са стабилном вучом.

Уређај и главне компоненте

Дизајн модификације Торсен састоји се од:

• Шкољке или чаше... Овај елемент прима Невтоне / метре од задње погонске осовине (погонски зупчаник монтиран у шољу). У телу се налазе две полуосовине, на које су повезани сателити;
• Полуосни зупчаници (који се називају и сунчани зупчаници)... Сваки од њих је дизајниран за полуосовину свог точка и преноси ротацију кроз зупце на њима и осовине / полуосовине;
• Десни и леви сателит... С једне стране, они су повезани са полуосним зупчаницима, а са друге са телом механизма. Произвођач је одлучио да у сателите Тхорсен постави 4 сателита;
• Излазна вратила.

Самоблокирајући Тхорсенови диференцијали су најнапреднији тип механизма који обезбеђује прерасподелу обртног момента између осовинских осовина, али истовремено спречава бескорисно окретање суспендованог точка. Такве модификације се користе у Куаттро-овом погону на све точкове из Аудија, као и у моделима познатих произвођача аутомобила.

Врсте самоблокирајућих диференцијала Тхорсен

Дизајнери који развијају модификације Тхорсенових диференцијала створили су три врсте ових механизама. Они се међусобно разликују по свом дизајну и намењени су за употребу у специфичним системима возила.

Сви модели уређаја су означени са Т. У зависности од типа, диференцијал ће имати свој распоред и облик извршних делова. Ово, пак, утиче на ефикасност механизма. Ако се поставе у погрешан склоп, делови ће брзо отказати. Из тог разлога, свака јединица или систем ослања се на свој диференцијал.

За ово служи свака врста Торсеновог диференцијала:

• ТКСНУМКС... Користи се као међуосовински диференцијал, али се може инсталирати за прерасподјелу момента између осовина. Има мали степен блокирања и поставља се касније од следеће модификације;
• ТКСНУМКС... Инсталира се између погонских точкова, као и у разводној кутији ако је возило опремљено погоном на сва четири точка. У поређењу са претходном верзијом, до блокирања механизма долази нешто раније. Ова врста уређаја се чешће користи на цивилним моделима аутомобила. У овој категорији постоји и модификација Т2Р. Делови овог механизма могу да издрже много већи обртни момент. Из тог разлога, инсталира се само на моћним аутомобилима.
• ТКСНУМКС... У поређењу са претходним верзијама, ова врста уређаја је мања. Карактеристике дизајна вам омогућавају да промените однос износа снаге између чворова. Из тог разлога, овај производ се уграђује само у разводну кутију између осовина. У погону на све точкове опремљеном Торсеновим диференцијалом, расподела обртног момента дуж осовина ће се разликовати у зависности од услова на путу.

Сваки тип механизма назива се и генерација. Размотрите карактеристике дизајна сваког од њих.

Генерације Торсенових диференцијала

Принцип рада и уређај прве генерације (Т1) разматрани су раније. У дизајну, пужни зупчаници су представљени сателитима и зупчаницима повезаним са осовинама погонске осовине. Сателити се спајају са зупчаницима помоћу спиралних зубаца, а њихова оса је окомита на сваку осовинску осовину. Сателити су међусобно повезани равним зубима.

Овај механизам омогућава да се погонски точкови окрећу сопственом брзином, што елиминише вучу при скретању. У тренутку када један од точкова почне да клизи, пар пужева се клинује, а механизам покушава да пренесе већи обртни момент на други точак. Ова модификација је најмоћнија, па се стога често користи у специјалним возилима. Способан је да преноси велику брзину обртног момента и има високу снагу трења.

Друга генерација Тхорсенових диференцијала (Т2) разликује се од претходне модификације распоредом сателита. Њихова се ос не налази окомито, већ дуж полуоси. У телу механизма направљени су посебни зарези (џепови). Имају инсталиране сателите. Када се механизам откључа, активирају се упарени сателити који имају косо зубе. Ову модификацију карактерише мања сила трења, а до блокирања механизма долази раније. Као што је раније поменуто, ова генерација има снажнију верзију, која се користи на возилима са мотором високих перформанси.

Структурно, ова модификација се разликује од стандардног аналога по врсти ангажовања. Дизајн механизма има зупчасту спојницу, са спољне стране на којој се налазе спирални зуби. Ово квачило укључује зупчаник за сунце. У зависности од услова на путу, овај дизајн има променљив индекс силе трења између компоненти које се захваћају.

Што се тиче треће генерације (Т3), овај механизам има планетарну структуру. Погонски зупчаник је инсталиран паралелно са сателитима (имају завојите зупце). Полуосовински зупчаници имају коси распоред зуба.

У својим моделима сваки произвођач користи ове генерације механизама на свој начин. Пре свега, зависи од карактеристика које аутомобил треба да има, на пример, да ли му је потребан додатни погон на све точкове или расподела обртног момента посебно за сваки точак. Из тог разлога, пре куповине возила, потребно је разјаснити коју модификацију диференцијала користи произвођач аутомобила у овом случају, као и како се њиме може управљати.

Блокада диференцијала Тхорсен

Обично самоблокирајући механизам ради као стандардни диференцијал - елиминише разлику у обртајима погонских точкова. Уређај је блокиран само у хитним случајевима. Пример таквих околности је клизање једне од њих на нестабилну површину (лед или блато). Исто важи и за блокирање међуосовинског механизма. Ова функција омогућава возачу да изађе са тешких деоница пута без помоћи.

Када дође до блокирања, вишак обртног момента (суспендовани точак се бескорисно окреће) прерасподељује се на точак са најбољим приањањем (овај параметар је одређен отпором ротације овог точка). Исти процес се дешава са међуосним блокирањем. Суспендована осовина добија мање Њутна / метара, а она са најбољим приањањем почиње да ради.

На којим аутомобилима је Тхорсенов диференцијал

Разматрану модификацију механизама за самозакључавање активно користе светски познати произвођачи аутомобила. Ова листа укључује:

• Хонда;
• Тоиота;
• Субару;
• Ауди;
• Алфа Ромео;
• Генерал Моторс (у скоро свим моделима Хуммер).

И ово није цела листа. Најчешће је аутомобил са погоном на све точкове опремљен самоблокирајућим диференцијалом. Неопходно је проверити код продавца његову доступност, јер мењач који преноси обртни момент на обе осовине није подразумевано опремљен овим механизмом. На пример, уместо овог уређаја, може се уградити трење са више плоча или вискозно квачило.

Такође, већа је вероватноћа да ће се овај механизам инсталирати на аутомобил са спортским карактеристикама, чак и ако се ради о моделу са предњим или задњим погоном. Стандардни аутомобил са погоном на предње точкове није опремљен блокадом диференцијала, јер ће такав аутомобил захтевати неке спортске вештине вожње.

Предности и мане

Дакле, диференцијал типа Тхорсен дизајниран је да помогне возачу да савлада тешке деонице пута без ичије помоћи. Поред ове предности, уређај има још неколико предности:

• Увек ради са максималном тачношћу у хитним случајевима;
• Омогућава несметан рад мењача на нестабилним површинама пута;
• У процесу рада не емитује спољашњу буку, због чега би удобност током путовања патила (под условом да је механизам у добром стању);
• Дизајн уређаја у потпуности ослобађа возача од потребе да контролише процес прерасподеле обртног момента између осовина или појединачних точкова. Чак и ако у систему возила постоји више начина преноса, до самог блокирања долази аутоматски;
• Процес прерасподеле обртног момента не утиче на ефикасност кочионог система;
• Ако возач управља возилом у складу са препорукама произвођача, механизам диференцијала не захтева посебно одржавање. Изузетак је потреба за праћењем нивоа мазива у картеру мењача, као и потреба за заменом уља (интервал замене означава произвођач возила);
• Када се инсталира на аутомобил са погоном на предње точкове, механизам олакшава покретање возила (главна ствар је да се избегне лом погонских точкова), а такође и јасније реагује на поступке возача у завојима.

Упркос чињеници да овај механизам има много позитивних аспеката, он није без недостатака. Међу њима:

• Висока цена уређаја. Разлог за то је сложеност производње и монтаже конструкције;
• Због чињенице да се у мењачу појављује додатна јединица, у којој се формира мали отпор (трење између зупчаника), за машину опремљену сличним механизмом биће потребно више горива. Под одређеним условима, аутомобил ће бити прождрљивији у односу на аналогни, који има само једну погонску осовину;
• Ниска ефикасност;
• Постоји велика вероватноћа клина делова, будући да у његовом уређају постоји велики број компоненти зупчаника (то се често дешава због лошег квалитета производа или због неблаговременог одржавања);
• Током рада, механизам се јако загрева, па се за пренос користи посебно мазиво, које се не погоршава под високим температурама;
• Оптерећене компоненте подлежу јаком хабању (зависи од учесталости активирања браве и стила вожње који возач користи у процесу савладавања терена);
• Управљање аутомобилом на једном од точкова, које се разликује од осталих, непожељно је јер ова разлика оптерећује механизам, што доводи до убрзаног хабања неких његових делова.

Модернизација возила са погоном на предње точкове заслужује посебну пажњу (слободни диференцијал је замењен самоблокирањем). Упркос чињеници да аутомобил постаје окретнији у завојима, у тренутку интензивног убрзања, аутомобил је осетљив на површину пута. У овом тренутку аутомобил постаје „нервозан“, извлачи се на лабаву подлогу, а возачу је потребна већа концентрација и активније управљање. У поређењу са фабричком опремом, ова модификација је мање удобна на дугим путовањима.

Када су у питању хитни случајеви, такав аутомобил је мање послушан и није тако предвидљив као фабричка верзија. Они који су се одлучили за такву модернизацију уверили су се из сопственог искуства да ове промене дозвољавају примену вештина спортске вожње. Али ако их нема, не бисте требали подвргавати аутомобил таквим побољшањима. Њихов ефекат ће бити користан само у спортском режиму или на блатњавим сеоским путевима.

Осим тога, возач, осим што мора инсталирати механизам за самозакључавање, мора исправно прилагодити и друге параметре аутомобила како би осјетио оштрину вожње. У осталом, аутомобил ће се понашати као СУВ, што није неопходно у условима у којима се овај транспорт чешће користи.

На крају прегледа нудимо додатни видео запис о раду Тхорсеновог самоблокирајућег диференцијала и историји његовог стварања:

Цела истина о ТОРСЕН разликама !! И такође њихова ИСТОРИЈА !! ("Аутоматске заблуде", 4 серија)

Питања и одговори:

Како функционише Торсен диференцијал? Механизам осети тренутак када један од точкова изгуби вучу, због разлике у обртном моменту, диференцијални зупчаници се укључују, а један точак постаје главни.

Како се Торсен диференцијал разликује од конвенционалног диференцијала? Конвенционални диференцијал обезбеђује равномерну расподелу вучне силе на оба точка. Када један точак проклизне, вуча нестаје на другом. Тхорсен, приликом клизања, преусмерава обртни момент на оптерећену осовину.

Где се користи Торсен? Самоблокирајући диференцијал са попречном осовином, као и међуосовински механизам који повезује другу осовину. Овај диференцијал се широко користи у возилима са погоном на све точкове.