Torsenov diferencial: načelo delovanja

"Torsen" je ena od različic samozapornih diferencialov. Ta mehanizem je na voljo v domačih in tujih avtomobilih. Diferencial Torsen deluje po načelu spremenljivega trenja med mehanskimi deli, kar povzroči porazdelitev navora med kolesnima dvojicama.

Namen

Kakšen je namen tega mehanizma?? Najpreprostejši diferencial lahko enakomerno in enakomerno porazdeli moč ali navor med obe kolesi. Če je eno kolo zataknjeno in se ne more oprijeti vozne površine, je navor drugega kolesa enak nič. Izboljšani modeli, v veliki večini gre za samozaporne diferenciale, so opremljeni s sistemom, ki blokira vlečeno os. Navor se nato porazdeli tako, da se največja moč prenese na kolo, ki ohranja dober oprijem.

Thorsenov diferencial je najbolj optimalna rešitev za vozila s pogonom na vsa štiri kolesa, ki večinoma delujejo v težkih razmerah. "Torsen" ni razvijalčev priimek, temveč kratica za. To je kratica za Torque Sensing (Zaznavanje navora) ali Torque Sensing (Zaznavanje navora).

O zgodovini diferenciala

Diferencial Thorsen je bil prvič predstavljen leta 1958. Zasnovo in načelo delovanja je razvil ameriški inženir B. Glizman. Patent za serijsko proizvodnjo tega samozapiralnega mehanizma je prejelo podjetje Thorsen, katerega ime je postalo ime za napravo.

Naprava

Mehanizem je sestavljen iz običajnih elementov - naprava je podobna kateri koli planetarni enoti. Razlikujemo glavne dele - ohišje, črvne zobnike, satelite.

Glede celotnega koncepta ni veliko razlik, če ga primerjamo z običajnimi mehanizmi. Ohišje je togo pritrjeno na pogonsko enoto menjalnika. Sateliti so nameščeni v ohišju. Pritrjeni so na posebne gredi. Sateliti so trdno povezani z zobniki osne gredi. Polosni zobniki so pritrjeni na gredi, na katere se prenaša navor.

Zdaj pa o samem Thorsenovem mehanizmu. Pri tem so zobniki na osnih gredeh vijačni. To ni nič drugega kot običajna črvna gred.

Sateliti so par vijačnih zobnikov. Eden od elementov tega para tvori par črvnih zobnikov s polovično osjo. Ta par zobnikov-satelitov lahko sodeluje med seboj zaradi zagozditve čelnih zobnikov. V njem so trije sateliti, vsak od njih tvori par zobnikov.

Načelo delovanja

Oglejmo si, kako deluje torzijski diferencial. To je ponazorjeno s primerom medosne enote. Ko se par pogonskih koles giblje naravnost naprej, imata obe kolesi enak upor. Zato mehanizem enakomerno porazdeli navor med obe kolesi. Pri vožnji naravnost sateliti niso vklopljeni in sila se prenaša neposredno iz skodelice na polosne zobnike.

Ko stroj zapelje v ovinek, notranje kolo doživi večji upor in njegova hitrost se zmanjša. Črvni zobnik notranjega kolesa začne delovati. Zobnik polovične osi vrti zobnik satelitov. Zadnja prenaša navor na drugo osno gred. S tem se poveča sila na zunanje kolo. Ker je razlika v navoru med obema stranema majhna, je tudi trenje v drugem črvnem zobniku majhno. V tem primeru ni samozapiranja. To je načelo Thorsenovega diferenciala.

Ko je eno od pogonskih koles vozila na spolzki površini, se upor zmanjša. Navor se običajno prenese na to kolo. Osna gred vrti satelitski zobnik, ki prenaša navor na drugi satelit. V tem primeru je samozapornica. Satelitski zobnik ne more delovati kot pogonski element in ne more vrteti polosnega zobnika zaradi nekaterih lastnosti črvnih zobnikov. Zato se črvni zobnik zatakne. Če se zatakne, upočasni vrtenje drugega para in navor na vsaki polovici osi se izenači.

Trije načini delovanja

Ko si ga ogledate v celoti načelo delovanja Thorsenovega diferenciala je treba povedati, da lahko sistem deluje v treh različnih načinih. Način je odvisen od stopnje upora na kolesu. Če je enak, je navor enakomerno porazdeljen.

Če se upor na enem od koles poveča, se črvni zobnik spravi v gibanje in tako kljub majhnemu uporu na drugem kolesu spravi v gibanje drugo kolo. To povzroči prerazporeditev navora na način. V tem primeru se eno kolo upočasni. Drugi par se začne vrteti hitreje.

Če ena od pnevmatik popolnoma izgubi upornost, se pojavijo z zaklepanjem ali zatikanje para črvov zaradi visokega trenja. Nato se takoj zavre drugi par. Izravnava navora. Delovanje Torsenovega diferenciala v tem načinu je podobno kot pri pravokotnem diferencialu.

Tri vrste Torsenovega sistema

Pri prvi različici črvni pari uporabljajo zobnike na pogonski polosi in satelite. Vsaka os ima satelit, ki je v paru povezan s satelitom na nasprotni osi. Ta povezava se izvede s pomočjo čelnega zobnika. Satelitske osi so pravokotne na polosi. Diferencial Torsen velja za najzmogljivejšega med vsemi podobnimi konstrukcijami. Deluje v zelo širokem območju navora.

Druga različica se razlikuje po tem, da so sateliti vzporedni s polovičnimi gredmi. V tem primeru so sateliti nameščeni drugače. Nahajajo se na posebnih sedežih za skodelice. Satelita sta povezana z vijačnim zobnikom, ki sodeluje pri zaklepanju, ko se odkleneta.

Tretja različica je edina v seriji, pri kateri je zasnova planetarna. Uporablja se kot osni diferencial v vozilih s pogonom na vsa kolesa. Tudi v tem primeru so sateliti in zobniki vzporedni drug z drugim. Enota je zelo kompaktna. Zaradi zasnove je mogoče porazdeliti obremenitev med oba mostova v začetnem razmerju 40:60. Če pride do delne blokade, lahko razmerje odstopa do 20 %.

Prednosti te diferencialne zasnove

Prednosti te zasnove so številne. Ta mehanizem je nastavljen tako, da je njegova natančnost izredno visoka ter deluje zelo gladko in tiho. Moč se na kolesa in osi porazdeli samodejno - vozniku ni treba posredovati. Prerazporeditev navora ne vpliva na zaviranje. Če diferencial deluje pravilno, ga ni treba servisirati - voznik mora le preveriti in občasno zamenjati olje.

Zato mnogi vozniki na "Nivo" namestijo diferencial "Thorsen". Uporablja tudi sistem stalnega štirikolesnega pogona brez elektronike, zato ekstremni navdušenci neredko zamenjajo serijski diferencial za to enoto.

Slabosti

Obstajajo nekatere pomanjkljivosti. Stroški so visoki, ker je notranja konstrukcija zapletena. Ker diferencial deluje na trinivojski osnovi, poveča porabo goriva. Kljub vsem prednostim je učinkovitost v primerjavi z drugimi podobnimi sistemi precej nizka. Mehanizem je zelo nagnjen k zatikanju, notranje komponente pa se močno obrabljajo. Za mazanje so potrebni posebni izdelki, saj enota proizvaja veliko toplote. Če so na isti osi nameščena različna kolesa, se deli še bolj obrabijo.

Aplikacija

Enota se uporablja kot medkolesna in medosna enota za porazdelitev navora. Ta enota je nameščena v številnih tujih avtomobilih, vendar je najbolj znana v vozilih Audi Quatro. Proizvajalci avtomobilov s pogonom na vsa kolesa pogosto dajejo prednost tej posebni zasnovi. Diferencial Torsen v vozilu VAZ je nameščen zaradi primerljive enostavnosti in takojšnjega delovanja.