Теория полного привода. разбираемся с многообразием схем audi quattro

Назначение

Итак, для чего нужен данный механизм? Самый простой дифференциал способен распределять мощность или крутящий момент между двух колес одинаково, равномерно. Если одно колесо буксует и не может зацепиться за дорожное полотно, то крутящий момент на втором колесе будет равным нулю. Усовершенствованные модели, а подавляющее их большинство – это дифференциалы с механизмом самоблока, оснащены системой, блокирующей вывешенную полуось. Тогда крутящий момент распределяется так, чтобы максимальная мощность была на колесе, которое сохранило хорошее сцепление с дорогой.

Дифференциал “Торсен” – это наиболее оптимальное решение для полноприводного автомобиля, эксплуатируемого по большей части в тяжелых условиях. “Торсен” – это не фамилия разработчика, а аббревиатура. Это означает чувствительность к вращательному моменту или Torque Sensing.

Устройство

Данный механизм устроен из привычных элементов – устройство аналогично любому планетарному узлу. Можно выделить основные детали – это корпус, червячные шестерни, сателлиты.

Что касается общей концепции, то здесь не очень много отличий, если сравнивать с обыкновенными механизмами. Корпус жестко крепится на ведущем узле трансмиссии. Внутри корпуса установлены сателлиты. Они закреплены на специальных осях. Сателлиты находятся в жестком зацеплении с шестернями полуосей. Шестеренки полуосей закреплены на валы, на которые и передается крутящий момент.

А теперь что касается непосредственно механизма “Торсен”. В данном узле шестерня полуосей имеет винтовые зубья. Это не что иное, как традиционный червячный вал.

Сателлиты представляют собой пару косозубых шестерен. Один элемент этой пары формирует с шестерней полуоси червячную пару. Пара шестеренок-сателлитов может взаимодействовать и между собой за счет прямозубого зацепления. В конструкции имеется целых три сателлита, каждый из которых представляет пару шестерен.

Поколения дифференциала Torsen

Самоблокирующийся дифференциал Torsen имеет три поколения:

• T-1 – первое поколение самоблокирующегося устройства распределения крутящего момента. 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 позволяет колесам автомобиля вращаться с различной скоростью. При проскальзывании колеса механизм пытается передать большую часть мощности двигателя автомобиля на другую полуось, после чего червячная пара этой полуоси расклинивается. При этом сила трения, которая возникает 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 расположены в специальных карманах корпуса дифференциала; участвующие в процессе 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 автомобилях, имеющих полный привод. Механизм имеет компактные габариты в связи с тем, что ведущая шестерня и оси сателлитов расположены в конструкции параллельно.

Преимущества и недостатки

Начнем с достоинств дифференциала Torsen:

• высокая точность работы
• плавность работы
• низкий уровень шума при работе
• распределение мощности двигателя автомобиля между колесами или ведущими мостами происходит автоматически и не требует участия водителя
• мгновенное перераспределение крутящего момента не влияет на процесс торможения
• при корректной эксплуатации практически не нуждается в обслуживании (необходимы лишь контроль уровня трансмиссионного масла и его своевременная замена)

Недостатки дифференциала Торсен:

• высокая стоимость из-за сложности изготовления и сборки механизма
• увеличение расхода топлива из-за потерь на трение элементов механического устройства
• сравнительно низкий КПД
• предрасположенность к заклиниванию
• высокий износ нагруженных элементов
• механизм требует особые смазочные материалы из-за значительного тепловыделения при работе
• ускоренный износ деталей при использовании колес одной оси с разными характеристиками (например, при установке запасного колеса, отличающегося от установленных колес)

Преимущества и недостатки

Начнем с достоинств дифференциала Torsen:

• высокая точность работы;
• плавность работы;
• низкий уровень шума при работе;
• распределение мощности двигателя автомобиля между колесами или ведущими мостами происходит автоматически и не требует участия водителя;
• мгновенное перераспределение крутящего момента не влияет на процесс торможения;
• при корректной эксплуатации практически не нуждается в обслуживании (необходимы лишь контроль уровня трансмиссионного масла и его своевременная замена).

Недостатки дифференциала Торсен:

• высокая стоимость из-за сложности изготовления и сборки механизма;
• увеличение расхода топлива из-за потерь на трение элементов механического устройства;
• сравнительно низкий КПД;
• предрасположенность к заклиниванию;
• высокий износ нагруженных элементов;
• механизм требует особые смазочные материалы из-за значительного тепловыделения при работе;
• ускоренный износ деталей при использовании колес одной оси с разными характеристиками (например, при установке запасного колеса, отличающегося от установленных колес).

Устройство и основные компоненты

Рассмотрим, из каких основных элементов состоит Торсен:

• Корпус (другое название: “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 (другое название: “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.

Схема дифференциала Torsen в трансмиссии автомобиля Audi Quattro

Отметим, что данная разновидность самоблокирующегося дифференциала обладает наиболее совершенной конструкцией.

DPS

Dual Pump System — система с двумя насосами, автоматически подключающая вторую ось, когда не хватает одной. Применяется в системах полного привода Honda. Достоинства: работает автоматически, на хорошей дороге экономит бензин. Недостатки: ограниченная проходимость, сложность, ограничения на буксировку.

Шестеренчатые самоблокирующиеся дифференциалы

Существует три типа таких дифференциалов:

• планетарные
• Quaife
• Torsen. 

Все они основаны на свойстве косозубой или червячной передачи «заклинивать» при определенном соотношении крутящих моментов. Такие дифференциалы передают большую часть крутящего момента (до 80%) небуксующему колесу. Применяются во внедорожниках и гоночных автомобилях. Недостатки: сложность; большая потеря мощности, чем у обычного дифференциала. Дифференциал типа Torsen изобретен в 1958 г. американцем Верноном Глизманом. Имеет достоинства вязкостной муфты и не имеет ее недостатков. Принцип работы основан на свойстве червячной передачи «расклиниваться». Название Torsen произошло от англ. Torque sensitive («чувствительный к крутящему моменту»). Torsen — товарный знак JTEKT Torsen North America Inc.

Разновидностей конструкций не так уж и много — можно выделить три основных:

Первый тип (T-1). Червячными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов, червячные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте. Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то червячную пару этой полуоси начинает расклинивать и блокировать с чашкой дифференциала, что приводит к частичной блокировке дифференциала. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне отношений крутящего момента — от 2,5/1 до 5,0/1, то есть является самой мощной в серии. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка. Рис.10 Рис.11Второй тип (T-2). Автором этого типа является англичанин Rod Quaife В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют косозубое зацепление, которое расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки. Подобное устройство имеет и дифференциал TrueTrac компании EATON. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и т. д. Рис.12 Рис.13Третий тип (Т-3). Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение момента в пользу одной из осей. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20–30% разнице в передаваемых на оси моментах. Подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки. Рис.14 В отличие от других конструкций, датчики вращающего момента работают практически в любых условиях. Даже если колеса вращаются с различными скоростями (поворот, прохождение через ухабы), они тем не менее всегда получают вращающий момент основанный на сцеплении. Рис.15 В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20–30% разнице в передаваемых на оси моментах. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки. Вышеописанные torque sensitive дифференциалы очень популярны в автоспорте. Более того, многие производители устанавливают такие дифференциалы на свои модели штатно, как в качестве межосевых, так и межколесных дифференциалов. Например, Тойота устанавливает такие дифференциалы как на легковые автомобили (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 и. т. д), так и на внедорожники (4Runner / Hilux Surf, Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) и автобусы (Coaster Mini-Bus). Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличие от friction-based дифференциалов), однако лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач. Не ниже API GL-5.

Плюсы и минусы дифференциала типа Torsen

повышенный расходсмазочных материаловДифференциалы Torsenправильной эксплуатациинадежной работычервячной паройразных характеристиках

Гипоидными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связаны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением (при этом ось сателлита перпендикулярна полуоси). При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси крутящих моментов гипоидные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте.

Как только одна из полуосей начинает буксовать и крутящий момент на ней падает, гипоидные пары «полуось/сателлит» начинают вращаться и расклиниваться, создавая трение с чашкой дифференциала и друг с другом, что приводит к частичной блокировке дифференциала. За счет момента трения, дифференциал перераспределяет крутящий момент в пользу отстающей полуоси.

Данная конструкция работает в самом большом диапазоне распределения крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1. Диапазон срабатывания конструктивно регулируется углом наклона зубцов червяка.

T-2, Type B

Раскрыть…

Данный тип дифференциала изобрел англичанин Rod Quaife. В нём используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов (оси сателлитов параллельны полуосям). Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала, при этом парные сателлиты образуют между собой еще одну винтовую пару, которая, расклиниваясь, также участвует в процессе блокировки. В дифференциале T-2 использована немного другая компоновка этого же устройства. В ней парные сателлиты соединены между собой со внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший коэффициент блокировки, однако они более чувствительны к падению момента и срабатывают раньше (начиная от 1.4/1).

Такое устройство, в частности, имеют дифференциалы True Trac и Electrac (последний снабжен принудительной электрической блокировкой) компании Tractech. В России также есть производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили.

T-3, Type C

Раскрыть…

Третий тип используется в основном для межосевых дифференциалов. Как и во втором типе, в данном дифференциале используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям. Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение крутящего момента в пользу одной из осей (например, 4Runner 4-го поколения: 40/60 в пользу задней оси). Соответственно, смещен и весь диапазон работы частичной блокировки: от 53/47 до 29/71. В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки происходит уже при 20-30% разницы моментов. Подобная структура дифференциала делает его компактным, что, в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.

Устройство и основные компоненты

автомобиля Audi

Рассмотрим, из каких основных элементов состоит Торсен:

Чтобы задействовать шкафчик, вы просто перемещаете рычаг переключения передач в заблокированное положение и чтобы отключить шкафчик, вы переместите его обратно в открытое положение. Переключатель имеет подпружиненную положительную зацепляющую манжету и имеет ручку, которая также может быть повернута, чтобы зафиксировать ее на месте. На дифференциале кабель переключения передач перемещает вилку сдвига, которая скользит по внутренней стороне зацепления по одной из боковых зубчатых колес, чтобы зафиксировать ее перемещение к несущей.

Когда сдвиг перемещается назад в открытое положение, воротник возвращается назад, чтобы дифференциальные шестерни могли свободно перемещаться. Вступает в игру только тогда, когда одно колесо теряет тягу, то есть разницу в скорости колеса. Усиливает контроль тяги, поскольку он умножает нагрузку смещения, создаваемую эффектом торможения контроля тяги. Не требует специальных масел Не требует регулировки, так как шестерни компенсируют любой износ, который имеет место. Только с 24 шлицевыми зубчатыми передачами.

• Полностью автоматический, не требует ввода драйверов.
• Полностью прозрачный на дороге, то есть без нежелательных побочных эффектов.

Они часто терпели неудачу из-за этой высокой нагрузки, разрушающей червячные передачи.

• Корпус (другое название: «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 (другое название: «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.

Отметим, что данная разновидность самоблокирующегося дифференциала обладает наиболее совершенной конструкцией.

Важным фактором является тот факт, что эти винтовые шестерни установлены в «карманах» в центральной опоре, поэтому любая радиальная нагрузка на спиральные шестерни заставляет их прижиматься к стороне кармана, создавая трение. В некоторых случаях могут потребоваться дополнительные детали, и они будут взиматься в дополнение к вышеуказанным расходам.

Затраты на это составляют 175 фунтов стерлингов за передний дифференциал и 150 фунтов за тыл

Обратите внимание, что эти затраты предполагают, что у вас уже есть 24 сплайн-оси. Если вы обновляетесь с 10 до 24 сплайнов, вам потребуются дополнительные детали, и эти цены будут неверными

Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации, если вы хотите модернизировать ось.

Применение дифференциалов в зависимости от их видов

Устройства используют для передачи крутящего момента ведущим колесам и ведущим мостам автомобиля .

Грузовики и легковые автомобили всех типов приводов имеют межколесный дифференциал, передающий вращение колесам. Межосевой дифференциал, распределяющий крутящий момент между мостами, применяют исключительно в полноприводных машинах.

По типу применяемой зубчатой передачи различают следующие виды механизмов:

1. конический;
2. цилиндрический;
3. червячный.

По количеству зубьев шестерен полуосей:

1. симметричный;
2. несимметричный.

Благодаря его свойству пропорционально распределять крутящий момент несимметричный дифференциал с цилиндрической передачей устанавливают между мостами полноприводных автомобилей.

Заднеприводные и переднеприводные автомобили оснащают коническим симметричным дифференциалом.

Червячная передача, являясь самой универсальной, используется во всех типах устройств со всеми приводами.

Механизмы частичной блокировки

Частичная блокировка отличается тем, что перераспределение момента выполняется в соотношении, меняющемся от условий движения. То есть, такой механизм при потере сцепления одного из колес лишь частично его замедляет, «перебрасывая» момент на другое колесо.

Механизмы частичной блокировки могут работать как в полностью автоматическом режиме (так называемые самоблокирующиеся дифференциалы), так и с принудительным включением.

К этому типу блокировки относятся различные виды муфт:

• Повышенного трения;
• Вискомуфты;
• Электромагнитные.

Все эти муфты построены по одному принципу. Основными их рабочими элементами являются пакеты дисков. Одна часть этого пакета жестко связана с полуосью, а вторая – с корпусом дифференциала. Диски обоих пакетов чередуются между собой.

Принцип работы рассмотрим на примере муфты повышенного трения. В таком узле фрикционные диски прижаты друг к другу с определенным усилием, в одних за счет пружин, а в других за счет нажимных колец с пружинами в центре. При движении на ровном участке фрикционные пакеты вращаются с одной скоростью, поскольку моменты по колесам распределяются равномерно. Но как только одно из колес теряет сопротивление, один фрикционный пакет начинает вращаться быстрее второго. Поскольку полуосевые шестерни конусные дополнительно возникает осевая сила смещения, которая стремится их развести. А так как диски прижаты друг к другу, возникающая сила трения «притормаживает» полуось, перебрасывая момент на второе колесо.

Дифференциал повышенного трения

В вискомуфте диски механизма не контактируют между собой, но пространство между ними заполнено специальной жидкостью, у которой при перемешивании возрастает вязкость, вплоть до полного затвердевания. Несмотря на конструктивные отличия принцип действия вискомуфты не отличается от узла повышенного трения. То есть, пока нет разницы в скоростях вращения пакетов, муфта является разблокированной. А как только один из пакетов дисков начинается крутиться быстрее, вязкость жидкости возрастает, «притормаживая» ускорившийся пакет дисков, тем самым меняется распределение момента по осям.

И виско-, и муфта повышенного трения являются самоблокирующимися. А вот электромагнитная муфта может быть, как автоматической, так и с ручным управлением. Конструктивно она схожа с узлом повышенного трения, но в ней прижатие пакетов дисков осуществляется за счет магнитов. В ручном варианте при включении блокировки в муфте создается электромагнитное поле, сжимающее пакеты между собой.

Муфта повышенного трения может устанавливаться как на межколесном, так и межосевом дифференциалах в системах постоянного полного привода. Вискомуфта из-за значительных габаритов используется только между осями, а в конструкции ведущих мостов не применяется.

Электромагнитная муфта может устанавливаться как на ведущих осях, так и в качестве межосевого дифференциала системы привода с ручным и электронным управлением, поскольку позволяет делать все колеса ведущими только при надобности.

Отдельно в качестве частичной блокировки стоит упомянуть червячные автоматические дифференциалы, ярким представителем которых являются узлы Torsen. Его особенность заключается в использовании червячных шестерен в конструкции дифференциала. В червячных передачах при определенных условиях появляется эффект «расклинивания», который и использовали при создании планетарного редуктора Torsen.

У всех механизмов частичной блокировки есть один существенный недостаток – они не способы работать длительный срок с повышенной нагрузкой. Поэтому не стоит пытаться преодолеть серьезное бездорожье с ними, поскольку это приведет к поломке узлов. Частичные блокировки по большей части устанавливаются на кроссоверы.

Устройство

Конструкция раздаточной коробки может быть разной. Но, тем не менее, расскажу, какие элементы раздаточной коробки являются основными.

1. Корпус (картер). Это металлическая коробка, где находятся детали агрегата.
2. Ведущий (главный, первичный) вал. Именно он передаёт крутящий момент от коробки передач.
3. Карданные валы переднего и заднего привода.
4. Межосевой (межмостовой) дифференциал. Распределяет крутящий момент между двумя осями.
5. Механизм блокирования дифференциала. Отключает или ограничивает крутящий момент на второй оси. За эту функцию отвечает актуатор.
6. Цепная или зубчатая передача. Необходима для смены передаточного числа.
7. Маслосборник. Это камера, где находится смазка (масло).
8. Понижающая передача или синхронизатор. Включает понижающий ряд в ходе движения.
9. Механизм управления (есть не во всех модификациях).
10. Шестерни. Обеспечивают работу валов (их взаимодействие друг с другом).

Все эти детали располагаются в корпусе раздаточной коробки, равномерную работу которых обеспечивает трансмиссионное масло.

Самый надёжный тип раздаточной коробки – шестерёнчатого типа, который со временем заменяются другими видами. Эта коробка содержит четыре вала: ведомый, ведущий (главный), привод второй оси и промежуточный. На этих валах имеются шестерни, они же и помогают основным деталям взаимодействовать друг с другом. На каждом валу располагаются по две шестерни разных диаметров.

Ведомый и ведущий вал находятся на одной оси в постоянном контакте. Это обеспечивает непрерывную передачу крутящего момента на эту ось. Таким образом, один мост работает всё время.

Промежуточный вал скреплён с ведущим и приводным валом второй оси. Поэтому он передаёт вращение и на второй мост. В результате обе оси становятся ведущими. К сожалению, принцип работы «раздатки» при такой конструкции не очень хороша, поскольку управляемость автомобиля снижается из-за жёсткой сцепки валов, что снижает активную безопасность. Также износ и нагрузка на детали трансмиссии сильно возрастает.

Кроме раздаточных коробок шестерёнчатого типа, применяются также цепные. В таких устройствах нет промежуточного вала. Крутящий момент передаётся на вторую ось при помощи специальной цепи. Надёжность цепных раздаточных коробок меньше, чем у шестерёнчатых.

Со временем инженеры модифицировали раздаточную коробку, добавив в него межосевой дифференциал и механизм отключения второй ведущей оси.

Какую же пользу выполняет дифференциал в раздаточной коробке? Он регулирует вращение валов с разными скоростями. Но при этом он понижает проходимость автомобиля из-за сдвига всего крутящего момента на одну ось (если другая теряет контакт с дорожным полотном), зато управляемость становится гораздо выше. То есть он может поровну распределять крутящий момент (симметричный тип) или в каком-либо соотношении (несимметричный). А чтобы увеличить проходимость, в «раздатку» добавляют блокировку дифференциала – это полное или частичное разъединение двух мостов между собой. Это осуществляется как в ручном, так и в автоматическом режиме.

Как выглядит межосевой дифференциал

Поэтому в раздаточных коробках с наличием механизма управления автомобиль при обычных условиях имеет одну ведущую ось, а вторая подключается при сложных дорожных условиях.

Но и этого инженерам оказалось мало. От классических блокировок дифференциала решили отказаться, а на их место поставили улучшенные версии — муфты. Остановимся на них более подробно.

Quattro для самых маленьких

На самых компактных полноприводных моделях – А3, Q2 и Q3 – полный привод Quattro реализован на основе многодисковой электрогидравлической муфты Haldex 5-го поколения. Крутящий момент передается на муфту карданным валом, соединенным с конической передачей раздаточной коробки, находящейся на передней оси автомобиля. Любопытно, что коническая передача передает вращение на вал привода задней оси с повышающим коэффициентом 1,6. Таким образом, для передачи меньшего крутящего момента можно использовать вал

меньшего диаметра. В задней главной передаче частота вращения, передаваемая валом привода,

соответственно уменьшается в 1,6 раза. Сама муфта Haldex пристыкована к главной задней передаче. Величина крутящего момента, передаваемого муфтой на заднюю ось, определяется

степенью замыкания муфты.

“Haldex”

ЭТО НАЗВАНИЕ образовано от имени собственного шведской фирмы “Haldex”, первой в мире разработавшей и запатентовавшей дифференциал на основе многодисковой муфты с электронным управлением. В последнее время такие устройства становятся все более и более популярными. Причем подавляющее большинство автопроизводителей использует на своих моделях дифференциалы, произведенные непосредственно фирмой “Haldex”. Дело в том, что выпускаются такие муфты в виде единого узла, легко адаптируемого к установке практически на любой автомобиль.

По своей конструкции муфта “Haldex” отчасти похожа на виско-муфту, но отличается от нее принципом работы. В шведском устройстве блокировка производится не за счет изменения свойств залитой в корпус жидкости, а путем сжатия дисков с помощью управляемого электроникой гидропривода. Например, если датчики фиксируют, что один вал дифференциала начал вращаться быстрее, то блок управления немедленно дает команду электрическому насосу поднять давление в системе и прижать один диск к другому. Таким образом “Haldex” блокируется. А регулируя усилие сжатия дисков, электронный блок управляет и степенью блокировки муфты.

Относительно небольшая стоимость, минимальные запаздывания в работе и гибкость настроек – главные преимущества гидравлической многодисковой муфты типа “Haldex”. Поэтому на современных автомобилях такие устройства широко используются как совместно с обычным дифференциалом (для его блокировки), так и вместо него (к примеру, для подключения полного привода на многих внедорожниках). Такой трансмиссией, основанной на многодисковой гидравлической муфте, могут похвастать “Nissan X-Trail”, “Renault Koleos”, “VW Tiguan”, “Mitsubishi Outlander XL”, “Toyota RAV4”, “Audi TT”, “Audi A3”, “VW Golf 4Motion” и, естественно, все полно-приводные модели “Volvo”.

Применение

Самоблокирующийся дифференциал Torsen используют как в качестве межколесных, так и в качестве межосевых устройств распределения крутящего момента. Широкую известность получил дифференциал Torsen Audi Quattro. В современных полноприводных автомобилях данное механическое устройство устанавливается довольно часто. Отметим, что межосевой дифференциал Torsen используется практически на всех автомобилях Hummer.

Популярность устройства распределения крутящего момента Торсен обусловлена отсутствием связи с какой-либо электроникой или муфтами. Данный элемент трансмиссии – это сравнительно простой механизм, отличающийся мгновенным срабатыванием и отсутствием негативного влияния на процесс торможения. Именно поэтому дифференциал данного типа используют в своих автомобилях ведущие автопроизводители.

Поколения дифференциала Torsen

Самоблокирующийся дифференциал Torsen имеет три поколения:

• T-1 – первое поколение самоблокирующегося устройства распределения крутящего момента. 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 позволяет колесам автомобиля вращаться с различной скоростью. При проскальзывании колеса механизм пытается передать большую часть мощности двигателя автомобиля на другую полуось, после чего червячная пара этой полуоси расклинивается. При этом сила трения, которая возникает 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 расположены в специальных карманах корпуса дифференциала; участвующие в процессе 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 автомобилях, имеющих полный привод. Механизм имеет компактные габариты в связи с тем, что ведущая шестерня и оси сателлитов расположены в конструкции параллельно.

Главный недостаток дифференциала

Распределение крутящего момента дифференциалом

Дифференциал служит для распределения крутящего момента, поступающего от главной передачи, между полуосями ведущих колес. Крутящий момент постоянен, но соотношение его величины на ведущих колесах в определенных ситуациях должно быть различным.

Эта функция важна, когда автомобиль входит в поворот: внешнее колесо движется по большему радиусу и, соответственно, проходит за равный промежуток времени больший путь, чем внутреннее колесо. Чтобы «успеть» это сделать, угловая скорость внешнего колеса на время прохождения поворота должна повышаться.

Из-за смены направления движения центр тяжести автомобиля смещается в сторону поворота. В результате увеличивается сила сопротивления качению, и внутреннее колесо оказывается под большей нагрузкой, чем внешнее. Оно снижает скорость, дополнительно нагружая свою полуось.

На этом этапе в корпусе дифференциала из-за снижения угловой скорости более нагруженной полуоси внутреннего колеса начинают вращаться сателлиты. Они сообщают больший крутящий момент второй полуоси. Внешнее колесо повышает угловую скорость пропорционально тому, насколько ее снизило внутреннее колесо. Благодаря точному соотношению угловых скоростей машина проходит поворот плавно, без прыжков и пробуксовки.

Тот же принцип распределения крутящего момента действует в ситуации, когда одно из колес буксует в грязи, на льду или попадает на ухаб. Оно получает больший крутящий момент, ослабляя тяговую мощность колеса, находящегося в хорошем сцеплении с дорогой. Критическая ситуация может возникнуть при распределении в процентном соотношении 0% к 100%: автомобиль перестанет двигаться.

Чтобы машина сдвинулась с места, необходимо перераспределить крутящий момент, сообщив большее его значение нагруженному колесу. При работающем дифференциале сделать это невозможно. Поэтому его частично или полностью блокируют.

Принцип действия

Давайте посмотрим, как работает дифференциал “Торсен”. Рассмотрим это на примере межколесного узла. Когда пара ведущих колес двигается прямолинейно, то они оба сталкиваются с одинаковым сопротивлением. Поэтому механизм распределяет крутящий момент равномерно между обеими колесами. При движении прямо сателлиты не задействованы, и усилие передается непосредственно от чашки к полуосевым шестерням.

Когда машина входит в поворот, то внутреннее колесо испытывает большее сопротивление и скорость его снижается. Червячная пара внутреннего колеса начинает работать. Шестеренка полуоси вращает сателлитную шестерню. Последняя передает крутящий момент ко второй шестерне полуоси. Тем самым увеличивается усилие на внешнем колесе. Так как разница крутящего момента на двух сторонах невелика, то трение во второй червяной паре тоже невысокое. В данном случае самоблокировки не произойдет. Вот на этом и основан принцип дифференциала “Торсен”.

Когда же одно из ведущих колес автомобиля находится на скользком участке, то его сопротивление снижается. Крутящий момент стремится именно к этому колесу. Полуось раскручивает шестерню сателлита, а она передает крутящий момент ко второму сателлиту. В этом случае будет самоторможение. Шестерня сателлита не способна выступать ведущим элементом и не может вращать полуосевую шестеренку из-за определенных особенностей червячных передач. Поэтому червячная пара заклинивает. А при заклинивании она затормозит вращение второй пары, и вращательный момент на каждой из полуосей выровняется.

Классика: Quattro с самоблоком Torsen.

Постоянный полный привод Quattro с самоблокирующимся межосевым дифференциалом.

Этот тип полного привода использовался c 1988 года. В его основе лежит самоблокирующийся дифференциал Torsen. Конечно, за 30 лет сам дифференциал претерпел изменения, которые в основном касаются распределения крутящего момента. Если первоначально дифференциал был симметричным, то в самых новых моделях Audi он распределят крутящий момент между осями в неравной пропорции. Сегодня самоблокирующийся межосевой дифференциал обеспечивает ассиметрично-динамическое распределение крутящего момента до 70% к передней оси или до 80% к задней. Перераспределение крутящего момента происходит без какой-либо

задержки и не требует регулирующего вмешательства системы ESC. Полный привод Quattro с самоблокирующимся межосевым дифференциалом Torsen сегодня можно встретить на самых больших Audi. Например, на новом Q7. За доплату его можно «скрестить» со спортивным задним дифференциалом. А вот Audi Q5 второго поколения уже перешел на привод, именуемый Quattro Ultra.