Самоблокирующийся дифференциал на ауди

Обновлено: 03.07.2024

Теория полного привода. Разбираемся с многообразием схем Audi Quattro

Все знают: под обозначением Quattro скрывается полноприводная трансмиссия. Но какая? Ведь только для автомобилей с продольным расположением мотора было предложено множество вариаций! А есть еще модели с поперечным расположением двигателя, и они также имеют обозначение Quattro!

Все началось с турбомонстра

Первая полноприводная модель Audi так и называлась - Quattro. Купе представили в 1980 году на Женевском автосалоне. Изначально в продажу поступили автомобили с 2,1-литровым пятицилиндровым турбомотором мощностью 200 л.с. и крутящим моментом 285 Нм, позже двигатель был модернизирован, его рабочий объем увеличился до 2,2 л, а тягово-мощностные характеристики улучшились до 220 л.с. и 309 Нм. С места до 100 км/ч купе разгонялось за 6,3 секунды, а максимальная скорость составляла 230 км/ч. Да, суперкары того времени имели динамику получше, но многие ли из них могли предложить полноприводную трансмиссию?

Компания Audi стала одним из пионеров полного привода на легковых автомобилях и получила право снимать сливки как в автоспорте (полноприводные болиды быстро показали свою эффективность на раллийных, кольцевых трассах и не только), так и на поприще продаж гражданских автомобилей.

Причем (что важно!) полный привод оказался доступен не только богатым покупателям "заряженного" купе, но и тем, кто задумывался о приобретении куда более массовых и доступных моделей - 80 (В2) и 100 (С3). "Все ведущие" были нужны не столько для реализации крутящего момента (ведь и моторы на обычных седанах и универсалах были проще), сколько для повышения устойчивости на скользкой дороге, а также для улучшения проходимости.

Помните знаменитый ролик, в котором Audi 100 CS Quattro покоряет укрытый снегом лыжный 47-метровый трамплин под уклоном 37,5 градуса? Снимали, конечно, со страховкой , но подъем был настоящим: серийной полноприводной "сотке" крутой склон действительно оказался под силу!

Честный полный привод и Torsen

Что представляла собой трансмиссия Quattro первого поколения? Это был настоящий постоянный полный привод с принудительной блокировкой межосевого и заднего дифференциалов. В обычных условиях все дифференциалы оставались свободными, а на бездорожье или скользком покрытии водитель при помощи специального переключателя задействовал ту или иную блокировку. Просто, надежно, но, согласитесь, примитивно. Да и не очень это удобно - то включать, то выключать блокировки на сложном покрытии.

Поэтому в трансмиссии Quattro II, увидевшей свет в 1988 году, был использован симметричный (50/50) самоблокирующийся дифференциал Torsen. Название - производное от двух слов TORque SENsing (чувствительность к тяге). Ведь и в самом деле он очень быстро реагирует на изменения тяги и практически моментально изменяет степень блокирования и соотношение по передаче момента в пользу оси, имеющей лучшее сцепление с дорогой (вплоть до 75%).

Это позволило отказаться от принудительной блокировки и оставить ее только для заднего дифференциала, который по-прежнему можно было блокировать вручную, при помощи специальной клавиши.

Трансмиссией Quattro II оснащались модели начала 1980-х - начала 1990-х: 80/90/S2/RS2 (B3 и B4), 100/200/S4 (C3 и С4), а также Coupe Quattro.

А вот представительский седан V8 получил трансмиссию Quattro третьего поколения. На автомобиле с механической коробкой передач просто был добавлен еще один Torsen на задней оси, что позволило сделать межколесную блокировку автоматической. Это же решение было использовано и на версии с автоматической коробкой передач. Ну а главной технической особенностью V8 с АКП стало то, что за распределение крутящего момента по осям отвечает не Torsen, а расположенное в корпусе коробки многодисковое сцепление с электронным управлением. Именно оно обеспечивает передачу крутящего момента 50/50, а в случае разности скорости вращения валов блокирует "центр".

В середине 1990-х модели Audi примерили новую индексацию (А4, А6, A8) и получили трансмиссию Quattro четвертого поколения. В ее основе осталась старая схема с центральным дифференциалом Torsen, а главным нововведением стало использование электронной имитации межколесных блокировок EDL (Electronic Differential Lock). С одной стороны, это означает, что сзади исчезла механическая блокировка, с другой - автомобили получили "интеллектуальную" систему, которая сама за счет выборочного подтормаживания пробуксовывающих колес обеспечивает перераспределение крутящего момента в пользу колес, имеющих лучшее сцепление с дорогой.

Долой симметрию!

Сначала на спортивных S4 и RS4, а затем и на массовых моделях 2000-х Audi стала внедрять несимметричный дифференциал с распределением 40/60 в пользу задней оси. Тем самым добились более "интересной" управляемости на скользких покрытиях, а избыточную поворачиваемость при переборе с "газом" должна сдерживать ESP. Здесь уже применяется самоблокирующийся дифференциал Torsen планетарного типа, позволяющий перебрасывать до 70% момента на переднюю ось и до 85% на заднюю.

Также напомним, что "заряженной" S4 был положен еще и "активный" задний sport differential с векторизацией тяги: повышающие редукторы обеспечивают 20-процентную разницу в скорости вращения полуосей, что позволяет автомобилю "ввинчиваться" в поворот под тягой.

В 2010 году на "горячей" модели RS5 дебютировала новая версия трансмиссии Quattro VI, которая затем появилась и на "гражданской" А6 (С7). Ее изюминка - новый дифференциал с коронными шайбами, который также имеет изначальное распределение крутящего момента 40/60 в пользу задних колес, но при необходимости обеспечивает соотношение от 70/30 до 15/85 также в пользу задних колес. Постойте-ка, но ведь подобные характеристики дает и планетарный Torsen! Да, но новый дифференциал компактнее и легче. А потому…

В новейшей Quattro ultra (новые поколения Audi A4 и Q5) Torsen также отсутствует. Более того, межосевой дифференциал заменен двумя муфтами (многодисковая в хвостовике коробки и кулачковая в заднем редукторе), что позволяет полностью "отключать" карданный вал и за счет этого уменьшать трансмиссионные потери.

Как заявили в компании, новая трансмиссия на 4 кг легче и обеспечивает дополнительную экономию 0,3 л/100 км. Но цена экономии - потеря честного постоянного полного привода, ведь в ряде случаев вся тяга будет передаваться только на передние колеса. Впрочем, грустить о потере ходовых качеств преждевременно: как ни крути, а у компании богатый опыт по части подключаемого AWD.

В то время как большие модели Audi с продольным расположением двигателя оснащались механическим дифференциалом, компактные А3 и ТТ с поперечно расположенным мотором еще в конце 1990-х получили многодисковую электронно-управляемую муфту Haldex в приводе задних колес. Из года в год система совершенствовалась, но суть остается неизменной: постоянный привод на передние колеса, задние подключаются по мере необходимости. Для повышения проходимости, что актуально уже для компактного кроссовера Q3, используется блокировка муфты, а также электронная имитация межколесных блокировок.

С точки зрения эксплуатации

В отличие от моторов или автоматических коробок трансмиссии Quattro поводов для критики или даже сомнений относительно надежности и долговечности не дают: что-что, а полный привод независимо от используемой конструкции можно считать беспроблемным. Главное условие - соблюдать требования о применении шин одинаковых размерностей на передней и задней осях.

Даже если не углубляться в историю и рассматривать только современные и свежие модели, мы увидим, что они могут иметь различные версии трансмиссии Quattro: с дифференциалом Torsen, более компактным дифференциалом с коронными шестернями, двумя муфтами или муфтой Haldex. И на скользких покрытиях они управляются по-разному, демонстрируя различный характер поворачиваемости под тягой: у компактных моделей с муфтой Haldeх она недостаточная, у машин с несимметричным дифференциалом - избыточная. Есть различия по части проходимости и экономичности. Но независимо от варианта исполнения и "постоянства" полный привод под маркой Quattro повышает ходовые качества автомобиля в сложных условиях, но при этом не ухудшает его надежность. Что, согласитесь, тоже немаловажно.

А какая еще компания превратила легковой полный привод в один из китов своей философии? Конечно же Subaru! Так что следующий материал будет посвящен Symmetrical AWD. Следите за публикациями!

Авто-потроха: что у машинок внутри?

Устройство и принцип действия автомобильных технологий, узлов и агрегатов

Полный привод Audi

Поколения quattro

Собственно система quattro была впервые применена в 1980 году в конструкции автомобиля Audi Quattro с постоянным 4WD (сегодня этот автомобиль известен также как Audi Ur-Quattro 1981-1987; «Ur-» — нем. «древний», «пра-»). В последующем термин quattro стал применяться ко всем 4WD-моделям Audi.

Все варианты quattro на основе дифференциала Torsen обеспечивают равномерное распределение отрицательного крутящего момента при торможении двигателем, что обеспечивает очень высокие характеристики устойчивости, управляемости и предсказуемости машины.

quattro I

Постоянный симметричный 4WD (full-time):

Центр: свободный дифференциал, жестко блокируется вручную выключателем на консоли.
Перед: свободный дифференциал.
Зад: свободный дифференциал, жестко блокируется вручную выключателем на консоли.
При включении блокировки дифференциалов ABS принудительно отключается.

Все дифференциалы открыты: автомобиль встаёт при проскальзывании любого колеса (переднего или заднего).
Центр заблокирован, задний дифференциал открыт: автомобиль встаёт при проскальзывании одновременно одного переднего и одного заднего колеса.
Зад заблокирован, центр открыт: автомобиль встаёт при проскальзывании обоих задних либо одного переднего колеса.
Центр и зад заблокированы: автомобиль встаёт при проскальзывании одновременно обоих задних и одного переднего колеса.

Плюс: настоящий 4WD с очень серьезным потенциалом, идеально для бездорожья.
Минус: неудобен на дорогах с переменными сцепными свойствами – необходимо вручную включать блокировки при плохом сцеплении с дорогой и сразу же выключать при восстановлении сцепных свойств, т.к. заблокированный дифференциал на хорошем покрытии ухудшает управляемость и ломает трансмиссию.

quattro I применялся в моделях:

Audi quattro turbo coupe (1981-1987)
Audi 80 B2 (1978—1987, он же Audi 4000)
Audi Coupé quattro B2 (1984—1988)
Audi 100 C3 (1983—1987, по другим данным 1983-1992, он же Audi 5000) (1984-1992, он же VW Quantum) под названием Syncro

quattro II

Постоянный симметричный 4WD (full-time):

Центр: самоблокирующийся дифференциал Torsen тип I, распределение тяги в нормальных условиях 50:50, автоматическое перераспределение до 75% тяги на ось с лучшим сцеплением.
Перед: свободный дифференциал.
Зад: свободный дифференциал, ручная электро-пневматическая блокировка клавишей на консоли с автоматическим отключением блокировки при превышении скорости 25 км/ч.
При включении блокировки заднего дифференциала ABS принудительно отключается.

Зад разблокирован: автомобиль встаёт при проскальзывании одновременно одного переднего и одного заднего колеса или при вывешивании любого колеса.
Зад заблокирован: автомобиль встаёт при проскальзывании обоих задних и одного переднего колеса или при вывешивании любого переднего или обоих задних колёс.
Почему так: Torsen тип I перераспределяет момент между осями в пропорции до 1:4 относительно проскальзывающей оси, но если одна из осей вращается совсем свободно, то момент на ней равен нулю и блокировки Torsen (передачи момента на вторую ось) не происходит.
Что с этим делать: слегка прижать педаль тормоза, чтобы свободно вращающееся колесо встретило сопротивление тормозных механизмов, и Torsen перебросил тягу на другой мост.

Плюс: постоянный 4WD с автоматическим распределением тяги, исключительно адекватный, требует вмешательства (блокировки заднего дифференциала) лишь в самых тяжелых условиях.
Минус: при вывешивании любого переднего колеса машина не способна сдвинуться с места.

quattro II применялся в моделях:

Audi 80/90(B3/B4)/100(С3)/200/S2/S4 quattro (1987-1995)
Audi Quattro turbo coupe
Audi RS2 Avant С4 (1994-1995, по другим данным 1991-1994)
ранние модели Audi A6/S6 C4 (1995)

quattro III

Audi V8 quattro МКПП

Центр: самоблокирующийся дифференциал Torsen тип I, распределение тяги в нормальных условиях 50:50, автоматическое перераспределение до 75% тяги на ось с лучшим сцеплением.
Перед: свободный дифференциал.
Зад: также Torsen тип I.

Проскальзывание: автомобиль встаёт при проскальзывании одновременно одного переднего и обоих задних колес.
Вывешивание: автомобиль встаёт при вывешивании любого колеса.
Почему так: Torsen тип I не блокируется, если один из валов вращается свободно.
Что с этим делать: слегка прижать педаль тормоза, чтобы свободно вращающееся колесо встретило сопротивление тормозных механизмов, и Torsen перебросил тягу на другой мост.

Audi V8 quattro МКПП схож с заднеприводными автомобилями, т.к. при прохождении поворотов под тягой она передается преимущественно на внешнее заднее колесо. Таким образом мощность двигателя конвертируется в избыточную поворачиваемость и высокую стабильность в поворотах.

Audi V8 quattro АКПП

Audi V8 quattro АКПП не имеет выраженного заднеприводного характера.

Оба варианта

Плюс: постоянный 4WD с автоматическим распределением тяги, исключительно адекватный, полностью автоматический.
Минус: нет.

quattro IV

Постоянный симметричный 4WD (full-time):

Проскальзывание: автомобиль встаёт только при проскальзывании всех четырех колес.
Вывешивание: автомобиль встаёт при вывешивании одного переднего и одного заднего колеса (т.к. степень блокировки EDL недостаточна в таких условиях), а также при вывешивании любой оси (т.к. EDL включается при разнице угловых скоростей колес одной оси и на каждой из осей работает независимо).

Плюс: постоянный 4WD с автоматическим распределением тяги, исключительно адекватный, полностью автоматический.
Минус: при вывешивании любых двух колёс машина не способна сдвинуться с места.

quattro IV применялся в моделях:

quattro V

Постоянный асимметричный 4WD (full-time):

quattro V применялся в моделях:

quattro V с векторизацией

Центр и перед машины с векторизацией, как и в обычном quattro V, оснащены дифференциалом Torsen тип III и открытым дифференциалом с EDL соответственно.

Проскальзывание: автомобиль встаёт при проскальзывании обоих передних и одного заднего колеса.
Вывешивание: автомобиль встаёт при вывешивании любых двух колес.

Плюс: постоянный 4WD с автоматическим распределением тяги и векторизацией, исключительно адекватный, полностью автоматический.
Минус: при вывешивании любых двух колёс машина не способна сдвинуться с места.

quattro V с векторизацией применялась в моделях:

Audi RS4 B7 MT 2005-
S4 B7 MT 2006- и вся модельная линейка S4 2007-
опция для всех модификаций Audi quattro V с продольным расположением двигателя до замены поколения quattro в модели RS5 2010

quattro VI

Постоянный асимметричный 4WD (full-time):

В обычных условиях движения скорость вращения двух коронных шестерен и корпуса одинакова, момент распределяется между передней и задней осью в пропорции 40:60 за счет разного диаметра сателлитов.

При появлении разницы в скорости вращения коронных шестерен сателлиты начинают проворачиваться и за счет специального профиля зубьев отодвигают одну из ведомых «торцевых» шестерней, преодолевая сопротивление пружины. При этом сжимается соответствующий пакет фрикционов и происходит частичная блокировка дифференциала в сторону данного вала (коронной шестерни). В пределе на заднюю ось может быть подано до 85% крутящего момента, на переднюю — до 70%.

Преимущества данной конструкции над дифференциалом Torsen тип III:

В конечном итоге, данная конструкция обеспечивает лучшую управляемость автомобиля. Так, если система на основании поворота рулевого колеса и степени ускорения определяет вероятность проскальзывания внутренних колес в повороте, она превентивно подтормаживает их несильным прижатием тормозных колодок к дискам. Утверждается, что ESP вмешивается в действия водителя достаточно плавно и только в случае крайней необходимости.

Проскальзывание: автомобиль встаёт при проскальзывании всех четырех колес.
Вывешивание: автомобиль встаёт при вывешивании одного переднего и одного заднего колеса.

Плюс: постоянный 4WD с автоматическим распределением тяги и векторизацией, исключительно адекватный, полностью автоматический.
Минус: при вывешивании одного переднего и одного заднего колеса машина не способна сдвинуться с места.

quattro VI используется на Audi RS5 (2010-).

BorgWarner (Audi Q7)

Модель Audi Q7, соплатформенная с Volkswagen Touareg и Porsche Cayenne, оснащается 4WD компании BorgWarner, основанной на дифференциале Torsen тип III.

Постоянный симметричный 4WD (50/50), центр блокируется многодисковой муфтой с электронным управлением.

Проскальзывание: автомобиль встаёт при проскальзывании всех четырех колес.
Вывешивание: автомобиль встаёт при вывешивании одного переднего и одного заднего колеса.

Плюс: постоянный 4WD с автоматическим распределением тяги, исключительно адекватный, полностью автоматический.
Минус: при вывешивании одного переднего и одного заднего колеса машина не способна сдвинуться с места.

quattro без Torsen

quattro VII (e-quattro)

Первый представитель нового типа привода e-quattro – Audi A4 2015 модельного года (Audi A4 B9 2014-, Audi A5 2016-):

Центр: механическая связь между осями отсутствует.
Перед: бензиновый мотор (2 литра, 238 лс) + электромотор на 54 лс.
Зад: электромотор на 121 лс.

Режимы работы стандартные: на скорости работает бензиновый двигатель, в городе – задний электромотор, обе оси сразу включаются только при необходимости.

Плюсы и минусы описать пока затруднительно. В подавляющем большинстве, гибриды с механически не связанными осями даже близко не дотягивают до настоящего 4WD.

Предположительно, машина встанет, только если будут проскальзывать все четыре колеса (при наличии EDL/ESP) или по одному колесу на каждой оси (при отсутствии EDL/ESP). Также в любом случае автомобиль встанет при вывешивании одного переднего и одного заднего колеса (EDL в таких условиях не развивает достаточное тормозное усилие).

Предполагается, что e-quattro получат и будущие кроссоверы Q5 и TTQ (на базе родстера ТТ).

quattro ultra

Представляет собой 4WD on-demand с превентивным замыканием межосевых муфт на основе сложной предсказательно-аналитической логики. Первые представители нового типа привода quattro ultra – Audi A4 Allroad и Q5 2017 модельного года:

Центр: жесткая связь, одновременно подключаемая электромагнитными муфтами спереди и сзади (для снижения трансмиссионных потерь; экономит 0,2л/100км относительно такой же машины с обычным quattro/Torsen).
Перед: свободный дифференциал, EDL/ESP, многодисковая электромагнитная муфта подключения карданного вала с переменной степенью блокировки.
Зад: свободный дифференциал, EDL/ESP, электромагнитная муфта подключения карданного вала (режимы вкл/выкл).

По проведенному журналистами ЗаРулем сравнению, quattro ultra практически ни в чем не уступает такой же машине с классическим quattro/Torsen.

Audi A3/S3/TT + Haldex

Фактические недостатки Haldex к Torsen:

Audi R8 + вискомуфта

Уникальная для Audi схема, применялась только на Audi R8. Нормально-заднеприводный автомобиль с приводом на передний мост через вискомуфту, которая передаёт примерно 15% момента на передний мост в нормальных условиях, и примерно 30% при пробуксовки заднего.

Проходимость для «легковушки»: виды блокировок дифференциала и их применение

Дифференциал — непременный атрибут любого автомобиля, имеющего пару ведущих колес, между которыми механическим способом распределяется крутящий момент от одного источника (двигателя). Исключение — картинг, где техника прохождения поворотов основана на скольжениях ведущих колес, а вопросы надежности и долговечности волнуют кого-либо в последнюю очередь. Практически любой свободный дифференциал представляет собой нехитрый планетарный механизм, позволяющий правому и левому колесам реализовать равный крутящий момент при различной скорости вращения, без чего не обойтись при поворотах. Но в этом и главный недостаток: стоит одному из колес вывеситься или попасть на скользкое покрытие — крутящий момент на нем падает практически до нуля, а следом останавливается и противоположное колесо, еще имеющее контакт с поверхностью, поскольку специфика работы дифференциала лишает момента и его. Бытует ошибочное представление, что в этом случае вся тяга перераспределяется на скользящее колесо, и хотя на самом деле это не так, результат не меняется: нет зацепа — нет движения.

Как мы действуем, если некому вытолкать машину из засады? Пытаемся либо подложить что-то под буксующее колесо, либо загрузить его, чтобы увеличить силу трения, создав тем самым крутящий момент, причем не только на этом колесе, но и на втором, как следует из принципа действия дифференциала. Но то же самое можно сделать с помощью тормозов, на чем и базируется электронная имитация блокировки дифференциала: по сигналу датчиков скорости вращения (как правило, тех же, что работают с АБС) колесо «прихватывается» тормозным механизмом — и дело, как говорится, в шляпе. Этот способ используется главным образом на полноприводных кроссоверах и внедорожниках, но концерн PSA, например, реализовал его в системе Grip Control на переднеприводниках Peugeot 3008 и 2008. Причем тут интерес представляет не столько само наличие электронной имитации блокировки, сколько различные алгоритмы работы: в режимах «снег», «бездорожье» и «песок» буксующее колесо притормаживается с разной интенсивностью. И максимальная допустимая скорость у каждого режима тоже своя: для езды по снегу, по мнению французов, достаточно 50 км/ч, по грязи можно двигаться не быстрее 80 км/ч, а в «песчаном» режиме — до 120 км/ч. Ведь чем жестче блокировка, пусть даже электронная, — тем более проблемной становится управляемость (вспомним о картинге).

Дифференциал автомобиля Porsche Cayenne в разрезе

Карданный вал (1) через коническую зубчатую передачу передает вращение на корпус дифференциала (2). Корпус дифференциала через независимые друг от друга шестерни (сателлиты) (3) вращает полуоси (4). Такое зацепление имеет не одну, а две степени свободы, и каждая из полуосей вращается с такой скоростью, с какой может. Постоянна лишь суммарная скорость вращения полуосей

Однако система Grip Control и ей подобные «завязаны» не только на тормоза: они могут варьировать чувствительность электронной педали акселератора и даже «душить» двигатель, дабы не допустить закапывания колес. А если попроще, без всякой электроники? Еще в незапамятные времена отдельные умельцы ставили на ВАЗовскую «классику» два «ручника» вместо одного, по одному на каждое колесо, именно для того, чтобы при случае легче было выбраться из снега или грязи. Действительно, чего проще: забуксовал, посмотрел, какое колесо вращается вхолостую, — его и притормозил, ведь иногда требуется всего несколько оборотов, и порой помогает даже штатный стояночный тормоз. Разумеется, в массовом производстве ничего подобного никогда не было и не предвидится, да и в тюнинге чаще используется другой подход к проблеме пробуксовки.

LSD или блокировка?

Суть второго подхода — вмешательство в конструкцию самого дифференциала, ставящее своей целью сделать его, если можно так выразиться, менее дифференциальным. Грубо говоря, в определенный момент его нужно превратить в обычную пару шестерен, как у того же карта, заставляющую колеса вращаться с равной скоростью либо в зависимости от условий движения, либо невзирая на них. В первом случае эксплуатируются самоблокирующиеся дифференциалы, они же дифференциалы повышенного трения, а в англоязычной литературе чаще используется термин «дифференциал ограниченного скольжения» (LSD, Limited Slip Differential), что, в принципе, то же самое. Сущность соответствует названиям: до определенного момента узел «терпит» разность скоростей вращения колес или крутящего момента, но потом блокируется за счет той же силы трения либо полностью, либо частично. Момент и степень блокировки могут быть разными, равно как и конструкция: знаменитый червячный Torsen, кулачковый (легендарная «шишига» ГАЗ-66), цилиндрический, дисковый и т. д. Частным случаем LSD можно считать и вискомуфту, где трение возникает в специальной жидкости.

LSD конического типа

«Самоблок» считается более радикальным и эффективным решением, чем подтормаживание колес, хотя очень многое зависит от конкретной конструкции и настройки. Для примера рассмотрим винтовой дифференциал типа Quaife, предлагаемый тюнинговыми фирмами для автомобилей ВАЗ, УАЗ и даже для иномарок: его устанавливают вместо штатного дифференциала, и цена вопроса не так уж велика, порядка 10-30 тысяч рублей, в зависимости от модели. Как и обычный дифференциал, это планетарная конструкция, но нарезка зубьев шестерен тут похожа на резьбу винта, на что намекает и само название. Когда одно из колес начинает пробуксовывать, шестерни-сателлиты, находящиеся в зацеплении с полуосевыми шестернями, начинают проворачиваться, как в обычном свободном дифференциале. Однако этому препятствует трение, которое создается между сателлитами и корпусом механизма под действием центробежных сил, плюс сопротивление довольно велико и в самих винтовых парах, — это заставляет всю конструкцию вращаться почти как единая ось, хотя и с небольшим проскальзыванием, недаром блокировка называется частичной.

Как показывает опыт эксплуатации Грант и Калин с такими дифференциалами, они действительно повышают проходимость, позволяют увереннее стартовать на скользком покрытии и даже обостряют «чувство руля», что импонирует активным водителям. Но есть и обратная сторона медали: чем выше степень блокировки (а она задается конструктивно, и варьировать ее нельзя), тем сильнее поведение машины с «самоблоком» отличается от дорожных манер «гражданских» автомобилей. Для машин с задним приводом это не столь критично, но переднеприводные, коих нынче подавляющее большинство, требуют от водителя большей концентрации, а часто — и просто больших физических усилий в процессе управления. Ведь при передаче крутящего момента в повороте, особенно при добавлении или сбросе «газа», дифференциал повышенного трения стремится уравнять скорости вращения управляемых колес, что, как правило, выражается в сильной недостаточной поворачиваемости, — машина, как говорят, «упирается». К тому же, остается актуальным вопрос надежности и ремонтопригодности, поэтому сфера применения «самоблоков», как правило, ограничивается кругом энтузиастов различных видов автоспорта.

Обычному же водителю нужно совсем другое — выбраться из сугроба или преодолеть размытую грунтовку по дороге на дачу, но в штатных условиях движения не жертвовать управляемостью и комфортом. Для этого лучше всего подходит принудительная блокировка дифференциала, которая в большинстве случаев бывает полной, — как, например, сделано на нашей «Ниве», только не в межколесном дифференциале, а в межосевом. Он имеет обычную свободную конструкцию, но дополнен зубчатой муфтой, замыкающей одну из шестерен на корпус, который играет в планетарной передаче роль так называемого водила. В итоге происходит то же самое, что и в «самоблоке», но без всякого проскальзывания: дифференциал превращается в ту самую жесткую передачу, о какой было сказано выше. Причем если у «Нивы» водитель должен перемещать муфту вручную, с помощью специального рычага, то у современных автомобилей ее привод может быть и гидравлическим, и пневматическим, и электрическим. Последний, по всей видимости, и используется в трансмиссии квазикроссовера Fiat Weekend, о котором шла речь в нашем обзоре.

Не в этой жизни?

Устройство и принцип работы дифференциала Torsen

Дифференциал Торсен (Torsen) – это разновидность самоблокирующегося червячного дифференциала повышенного трения. Как и любой другой дифференциал, он предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами либо между ведущими мостами. Название механизма происходит от словосочетания Torque Sensing, что переводится как «чувствительный к крутящему моменту». Рассмотрим принцип работы, основные компоненты, а также плюсы и минусы данного устройства трансмиссии разных поколений.

Принцип работы

Если колеса автомобиля имеют хорошее сцепление с дорожным покрытием и движутся плавно, то крутящий момент между осями распределяется в равных отношениях. При резком увеличении крутящего момента ведущие червячные шестерни пытаются начать движение в противоположную сторону. Ведомые шестерни перегружаются, блокируются выходные валы, а лишний крутящий момент от двигателя машины передается на другую ось.

Межколесный самоблокирующийся червячный дифференциал включается в работу при проскальзывании одного из колес. При пробуксовке падает крутящий момент на одном колесе, Торсен блокируется и передает крутящий момент от двигателя машины на другое колесо. Блокировка буксующего колеса при этом является частичной, а степень блокировки зависит от того, насколько сильно уменьшилась величина крутящего момента.

Самоблокирующийся дифференциал Torsen может максимально перераспределить крутящий момент до соотношения 7:1 (86%:14%).

Устройство и основные компоненты

Рассмотрим, из каких основных элементов состоит Торсен:

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

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).

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.

Самоблоки: все, что вам нужно знать

Создание универсального механизма, идеально работающего в любых условиях, - голубая мечта каждого конструктора. Однако выверенное на бумаге решение на практике обязательно обрастает своими «но». Иногда случаются парадоксы: достоинство и главное предназначение узла в определенных условиях становятся его недостатками. Характерный пример — свободный дифференциал.

Ахиллесова пята

Для простоты понимания проблемы свободных дифференциалов, используемых на большинстве автомобилей, рассмотрим пример с их межколесными представителями — поскольку межосевые собратья на полноприводных машинах работают аналогично.

Межколесный дифференциал обеспечивает разность частот вращения ведущих колес в повороте. Это важно для борьбы с так называемым паразитным крутящим моментом и для сохранения управляемости автомобиля. Ведь в повороте внешнее колесо идет по более длинной дуге, нежели внутреннее, и при равенстве частот вращения неизбежна пробуксовка.

Схема работает гладко, пока одно из колес не теряет сцепление с дорогой. К примеру, когда правые колёса автомобиля стоят на асфальте, а левые — на льду. В силу своей конструкции обычный дифференциал имеет чрезмерную свободу. Стоящее на льду колесо будет беспомощно вращаться, а опирающееся на асфальт останется неподвижным.

Стремление решить проблему привело инженеров к созданию дифференциалов двух новых видов — с принудительной блокировкой и самоблокирующихся, повышенного трения (LSD, Limited-Slip Differential). Вторая группа получила большее распространение. Такие дифференциалы работают автономно и не требуют какого-либо внешнего привода. Их устанавливают серийно на многие спортивные легковые автомобили и кроссоверы. А можно самому приобрести и установить самоблок на свою машину. Самые ходовые — червячные (винтовые) и дисковые.

Дифференциалы LSD делятся на две группы по принципу действия: срабатывающие от изменения крутящего момента и от разницы угловых скоростей. Винтовые относятся к первой, а дисковые — ко второй.

Дискотека

Вариантов конструкции дисковых самоблоков масса, но основа их едина: в обычный свободный дифференциал добавлены два пакета фрикционных дисков, которые обеспечивают блокировку узла при пробуксовке одного из ведущих колес.

Каждый пакет расположен между корпусом дифференциала и одной из полуосевых шестерён. По конструкции он напоминает фрикционные муфты в автоматических коробках. Одна часть дисков в пакете находится в зацеплении с полуосевой шестерней, а другая — с корпусом дифференциала. При обычном движении автомобиля (например, в повороте) фрикционы разжаты и самоблок никак себя не проявляет: сателлиты обеспечивают разную частоту вращения колес. Но при пробуксовке одного из колес пакеты дисков сжимаются — и полуосевые шестерни обретают прямую связь с вращающимся корпусом дифференциала.

Основное сжатие дисков происходит за счет осевого смещения шестерней полуоси. Последние являются конусными, как и шестерни сателлитов. При передаче момента через такое зубчатое зацепление кроме центробежной силы возникает и осевая. Она стремится развести шестерни. Сателлиты закреплены на своих осях и не могут смещаться. Зато на это способны их полуосевые сёстры, ведь они подвижны на шлицах приводов колес. В результате расхождения к стенкам дифференциала шестерни сжимают свои пакеты фрикционов.

В некоторых самоблоках первоначальное поджатие фрикционов обеспечивает пружина между полуосевыми шестернями. В других вместо них использованы конические пружинные кольца, которые также создают определенный преднатяг. Есть конструкции с замысловатым центральным блоком (см. схему 1), в котором ось сателлитов при смещении, к примеру, во время резкого ускорения автомобиля разжимает большие полукольца — и они сдавливают пакеты фрикционов. Это происходит в дополнение к их сжатию полуосевыми шестернями при пробуксовке колеса.

Червоточина

Среди червячных самоблоков наибольшую известность получил дифференциал Torsen. Его название произошло от английского термина torque sensitive, «чувствительный к крутящему моменту». Такой дифференциал первого типа (Т1) был изобретен еще в 1958 году, тем не менее возможности этой конструкции по сей день остаются непревзойденными.

От свободного дифференциала конструкция Т1 отличается очень сильно. Роль привычных сателлитов играет замысловатая червячная передача, густо «наросшая» поверх полуосевых шестерен. Благодаря особенности своей работы она способна блокировать дифференциал. Дело в том, что червячная передача необратима: перенос момента возможен только от ведущего звена (червяк) к ведомому (полуосевая шестерня). То есть при пробуксовке колеса его полуосевая шестерня не сможет провернуть червяк из-за больших сил трения.

В корпусе Торсена Т1 закреплено три пары поперечных червяков (сателлитов), которые соединены между собой отдельными прямозубыми шестернями, расположенными по краям их осей. Одновременно каждый парный червяк находится в зацеплении со своей полуосевой шестерней. При движении автомобиля в повороте вся эта красота работает подобно сателлитам свободного дифференциала, обеспечивая необходимую разность частот вращения колес. Но как только момент на одном из колес меняется из-за потери сцепления с дорогой, червячная передача блокируется. Причем дело даже не доходит до физической пробуксовки «слабого» колеса.

Torsen второго типа (T2) устроен проще. Похожий принцип работы имеет самоблокирующийся дифференциал Quaife, запатентованный в 1965 году. Одна из вариаций подобной конструкции показана на схеме 3. Два ряда винтовых сателлитов расположены продольно в корпусе дифференциала. Каждый из них находится в зацеплении со своей осевой шестерней. При этом сателлиты из разных рядов также соединены попарно. По архитектуре и принципу действия эта конструкция напоминает червячную передачу в Торсене Т1, но с продольным расположением. В зависимости от модели такого самоблока, в нем может быть от трех до пяти пар сателлитов.

При движении автомобиля в повороте продольный пакет сателлитов работает так же, как его сородичи в обычном дифференциале. При пробуксовке колеса в винтовых зацеплениях возникают осевые и радиальные силы. Они как бы распирают полуосевые шестерни и их сателлиты, прижимая их торцами к корпусу дифференциала. В отличие от схемы Т1, у Т2 червяки не закреплены на отдельных осях, а стоят в подобии колодцев. В итоге возникает целый ряд пар трения. Во‑первых, это полуосевые шестерни и стенки дифференциала, а во‑вторых — сателлиты и их колодцы. Причем червяки распирает в них так, что они контактируют со стенками в продольном и поперечном направлениях. Все эти силы трения суммарно блокируют дифференциал.

На своем месте

Подбор самоблока зависит от режима эксплуатации машины. Если это обычная повседневная езда и любительские соревнования в различных дисциплинах, то первым делом нужно изучить все существующие модификации автомобиля. Возможно, что некоторые версии получают LSD на заводском конвейере, но не поставляются на наш рынок. В этом случае можно заказать самоблок по каталогу или поискать бывший в употреблении. Лучше брать новый: это дороже, но будет уверенность, что он встанет на автомобиль как родной. Еще важнее другое: производитель тестировал машину с таким дифференциалом, подбирал его вид (дисковый или винтовой) и характеристики, чтобы по-настоящему раскрыть потенциал машины.

Если заводского варианта нет, то предпочтительнее взять винтовой дифференциал типа Torsen T2/Quaife. Он проще и значительно дешевле версии T1, но при этом не сильно отстает по характеристикам. Аналогичные дифференциалы предлагает масса других производителей. Среди достоинств такого самоблока — быстрое, но мягкое и прогнозируемое срабатывание, широкий диапазон изменения момента на колесах, внушительный ресурс и надежность. При подборе дифференциала рекомендуется ограничиться преднатягом до 7 кг. Иначе его ресурс будет заметно ниже из-за повышенного износа внутренних элементов — без получения заметных ездовых дивидендов.

Если же нужна подготовка под профессиональный уровень соревнований на бездорожье и треке, лучше выбрать дисковый самоблок. Рынок предлагает много подобных узлов. Частенько такие самоблоки имеют преднатяг от 10 кг. Благодаря этому они отлично работают в условиях соревнований — но при этом крайне непрактичны в повседневной езде, так как блокируются слишком рано и жестко. Дисковые дифференциалы проще переваривают высокую степень преднатяга, однако она достаточно быстро проседает. Для ее восстановления потребуется снятие и полная разборка узла.

КЛАССОВОЕ ДЕЛЕНИЕ

Коэффициент блокировки (КБ) — одна из двух основных характеристик самоблокирующегося дифференциала. КБ характеризует соотношение моментов на отстающем колесе (имеет хорошее сцепление с дорогой) и на забегающем (потеряло сцепление). Для свободного межколесного дифференциала он равен единице — дифференциал всегда делит крутящий момент между осями поровну. Для самоблоков КБ обычно составляет от 1 до 5. То есть при наивысшем коэффициенте такой дифференциал может реализовать на отстающем колесе в пять раз больше крутящего момента, чем на забегающем.

Некоторые производители указывают КБ в процентах. Если конкретный дифференциал имеет коэффициент 30%, то он может передать максимум 65% момента на колесо с лучшим сцеплением (стандартные 50% плюс 30% от оставшейся половины, то есть еще 15%). Если КБ равен 70%, то этому колесу достанется до 85% усилия (50% + 35%).

КБ зависит от конструктивных особенностей дифференциала. Для червячных (винтовых) узлов это в первую очередь угол нарезки зубьев на шестернях, а для дисковых — конфигурация фрикционов.

Другая важная характеристика дифференциала — преднатяг. Чем он больше, тем значительнее первоначальный момент внутреннего трения в узле. В основном он зависит от тех же особенностей, что и КБ. Однако современные самоблоки всё чаще имеют в своей схеме регулировочные шайбы. Они стоят между полуосевыми шестернями и дополнительно их распирают, увеличивая преднатяг, который можно подгонять под любые условия эксплуатации.

Дополнительный плюс конструкции с шайбами — возможность продлить жизнь дифференциала. Со временем неизбежен износ зубьев червяков и фрикционных дисков, который снижает преднатяг и эффективность работы узла. Замена пружинных конических шайб, которые тоже ослабевают, вновь взбодрит самоблок, если подобрать необходимое количество шайб и их толщину. Важно учитывать, что увеличенный преднатяг всегда повышает нагрузку на любой дифференциал, что неизбежно усиливает его износ и сокращает ресурс.

В стремлении к совершенству выбираешь лучшее. AS8 Клуб - сделавшие свой выбор.

ПорталФорумы Клуба AS8РЕМОНТ AUDI A8/S8 D2 4D 1994-2002Трансмиссия
Поиск

Переделка заднего диффа в самоблокирующийся

Слева на право А8 и V8

На вопрос: "Когда у вас последний раз был секс?", настоящий мужчина отвечает, что последний раз его еще не было.

Что-то типа такого: \

На вопрос: "Когда у вас последний раз был секс?", настоящий мужчина отвечает, что последний раз его еще не было.

Предыдущий владелец моей авоськи ставил задний дифференциал от V8 в тогда еще его А8, говорил что особых проблем не было. У меня 4ст АКПП CML. ESP у меня нет, что такое занос задней оси - я не знаю, я пробовал пускать в занос свою авоську на первом снегу и в дождь (на парковке гипермаркета) и так и не смог сорвать в занос заднюю ось, снос передней оси с задним меж колесным торсеном лечится просто - отлов машины и плавная прибавка газа. В реально плохих условиях машина прет как танк, разница с обычным дифференциалом огромная, ощутил ее на одних и тех же дорогах в закарпатье. По слегка мокрой грунтовке/разбитом асфальте в горку моя Д2 ползет более уверенно чем Д4. Большая проходимость старушки (а так же в меньшей степени возможность использования не дорогой р16 резины и не дорогая обслуга) как раз и стала той причиной по которой я ее оставил,+ мне не нравятся паркетники и джипы как класс автомобилей.
Как для меня то негативных моментов заднем межколесном торсене 2:
1)А8 с мотором АБЗ и 5ст автоматом (выпущеная в конце 1997 года) едет ощутимо резвее
2)Надо привыкать к тому что при резких перестроениях машина будет буквально "заворачиваться" в сторону поворота по этому надо постоянно быть внимательным к скорости прокручивания баранки и не насиловать педаль газа. О втором минусе меня предупреждал предыдущий владелец, с его слов минус А8 в сравнении с V8 - симметричный центральный дифференциал, он говорил что V8 не имеет склонности "заворачиваться" потому что V8 более "переднеприводный автомобиль" в котором центральный дифференциал отдает большую часть крутящего момента на передние колеса, он хотел поставить центральный дифференциал от V8 в А8 (из 4ступенчатого автомата от V8 в 4 ступенчатый автомат А8) и у него ничего не получилось.

П.С. В обычной эксплуатации разницы между простым дифференциалом и задним межколесным торсеном нет. Наличие межколесного торсена начинает ощущаться только в плохих погодных условиях и на плохих дорогах.

Читайте также: