Differential "Thorsen": das Funktionsprinzip

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-02-19 13:27

„Thorsen“ist eine der Varianten von Selbstsperrdifferenzialen. Ein solcher Mechanismus ist sowohl für inländische als auch für ausländische Autos verfügbar. Das Funktionsprinzip des Torsen-Differenzials basiert auf der sich ändernden Reibung mechanischer Teile, die zur Verteilung des Drehmoments zwischen den Radsätzen führt.

Ziel

Also, wofür ist dieser Mechanismus? Das einfachste Differenzial ist in der Lage, Leistung oder Drehmoment zwischen zwei Rädern gleichmäßig zu verteilen. Wenn ein Rad rutscht und nicht auf der Fahrbahn aufsetzen kann, ist das Drehmoment am zweiten Rad null. Verbesserte Modelle, von denen die überwiegende Mehrheit Differentiale mit Selbstsperrmechanismus sind, sind mit einem System ausgestattet, das die Achswelle blockiert. Das Drehmoment wird dann so verteilt, dass die maximale Leistung an das Rad abgegeben wird, das eine gute Traktion behält.

Das Thorsen Differential ist die beste Lösung für ein Allradfahrzeug,meist unter erschwerten Bedingungen betrieben. „Thorsen“ist nicht der Name des Entwicklers, sondern eine Abkürzung. Das bedeutet Torque Sensing oder Torque Sensing.

Über die Schöpfungsgeschichte

Das Thorsen-Differential wurde erstmals 1958 eingeführt. Der amerikanische Ingenieur V. Glizman entwickelte das Design und das Funktionsprinzip. Das Patent für die Serienproduktion dieses Selbsthemmungsmechanismus erhielt die Firma Torsen, deren Name zum Namen des Geräts wurde.

Gerät

Dieser Mechanismus besteht aus vertrauten Elementen - das Gerät ähnelt jedem Planetenknoten. Sie können die Hauptteile hervorheben - dies ist der Fall, Schneckengetriebe, Satelliten.

Was das allgemeine Konzept betrifft, so gibt es im Vergleich zu gewöhnlichen Mechanismen nicht viele Unterschiede. Das Gehäuse ist starr mit der Antriebseinheit des Getriebes verbunden. Im Inneren des Gehäuses sind Satelliten verbaut. Sie sind auf speziellen Achsen befestigt. Die Satelliten stehen in starrem Eingriff mit den Zahnrädern der Achswellen. Die Zahnräder der Halbachsen sind auf den Wellen befestigt, auf die das Drehmoment übertragen wird.

Und nun zum Torsen-Mechanismus selbst. In diesem Knoten hat das Zahnrad der Halbachsen eine Schrägverzahnung. Es ist nichts anderes als eine herkömmliche Schneckenwelle.

Satelliten sind ein Paar schrägverzahnter Zahnräder. Ein Element dieses Paares bildet mit dem Achsgetriebe ein Schneckenpaar. Durch die Stirnradverzahnung kann auch ein Paar Satellitenräder miteinander wechselwirken. Das Design hat bis zu drei Satelliten, von denen jedersteht für ein Zahnradpaar.

Funktionsprinzip

Mal sehen, wie das Thorsen-Differential funktioniert. Betrachten wir dies am Beispiel einer Zwischenradmontage. Wenn sich zwei Antriebsräder auf einer geraden Linie bewegen, stoßen beide auf den gleichen Widerstand. Daher verteilt der Mechanismus das Drehmoment gleichmäßig zwischen beiden Rädern. Bei Geradeausfahrt sind die Planeten nicht beteiligt und die Kraft wird direkt vom Teller auf die Seitenräder übertragen.

Wenn das Auto in die Kurve eintritt, erfährt das innere Rad mehr Widerstand und seine Geschwindigkeit nimmt ab. Das Schneckenpaar des inneren Rades beginnt zu arbeiten. Das Seitenzahnrad dreht das Satellitenzahnrad. Letzterer überträgt Drehmoment auf das zweite Zahnrad der Achswelle. Dadurch erhöht sich die Kraft am kurvenäußeren Rad. Da der Drehmomentunterschied auf beiden Seiten gering ist, ist auch die Reibung im zweiten Schneckenpaar gering. In diesem Fall erfolgt keine Selbstblockierung. Darauf basiert das Thorsensche Differentialprinzip.

Wenn eines der Antriebsräder des Autos auf einer rutschigen Oberfläche steht, nimmt sein Widerstand ab. Drehmoment neigt zu diesem Rad. Die Halbwelle dreht das Satellitenzahnrad und überträgt Drehmoment auf den zweiten Satelliten. In diesem Fall erfolgt eine Selbstbremsung. Das Satellitenrad kann aufgrund bestimmter Merkmale der Schneckenräder nicht als Antriebselement wirken und kann das Seitenrad nicht drehen. Daher klemmt das Wurmpaar. Und wannBlockieren, verlangsamt es die Drehung des zweiten Paares und das Drehmoment auf jeder der Halbachsen wird ausgeglichen.

Drei Betriebsarten

Wenn wir das vollständige Funktionsprinzip des Torsen-Differenzials betrachten, dann muss gesagt werden, dass das System in drei verschiedenen Modi arbeiten kann. Der spezifische Modus hängt vom Widerstandsgrad des Rads ab. Wenn es gleich ist, ist das Drehmoment gleichmäßig verteilt.

Erhöht sich der Widerstand an einem der Räder, dann wird das Schneckenpaar eingesch altet und damit das zweite Paar trotz des geringen Widerstandes aktiviert. Dies führt zur Umverteilung des Moments nach Bedarf. In diesem Fall wird ein Rad langsamer. Der zweite dreht sich schneller.

Falls an einem der Reifen der Widerstand komplett verloren geht, geht dies mit einem Blockieren oder Blockieren des Schneckenpaares durch hohe Reibung einher. Dann wird das zweite Paar sofort langsamer. Drehmoment gleicht sich aus. Der Betrieb des Torsen-Differentials in diesem Modus ähnelt einer geradlinigen Bewegung.

Drei Arten von „Thorsen“

In der ersten Version werden die Zahnräder der führenden Halbachsen sowie Satelliten als Schneckenpaare verwendet. Jede Achse hat ihre eigenen Satelliten, die paarweise mit denen auf der gegenüberliegenden Achse verbunden sind. Diese Verbindung erfolgt über eine Stirnverzahnung. Die Achsen der Satelliten stehen senkrecht auf den Halbachsen. Diese Version des Torsen-Differenzials gilt als die leistungsstärkste unter allen ähnlichen Konstruktionen. Es kann in einem sehr breiten Drehmomentbereich betrieben werden.

Die zweite Möglichkeit unterscheidet sich dadurch, dass die Achsen der Satelliten parallel zu den Achswellen liegen. Satelliten werden in diesem Fall anders installiert. Sie befinden sich in speziellen Schalensitzen. Paarsatelliten sind durch Schrägverzahnung verbunden, die beim Verkeilen an der Blockierung beteiligt ist.

Die dritte Option ist die einzige in der gesamten Serie, bei der das Design planetarisch ist. Es wird als Mittendifferenzial in Allradfahrzeugen eingesetzt. Auch die Achsen der Satelliten und der Antriebsräder sind parallel zueinander. Dadurch ist das Gerät sehr kompakt. Dank der Konstruktion ist es zunächst möglich, die Last im Verhältnis 40:60 auf die beiden Brücken zu verteilen. Bei Auslösung einer Teilsperre darf der Anteil um 20 % abweichen.

Vorteile von Differentialen dieser Bauart

Dieses Design hat viele Vorteile. Dieser Mechanismus ist installiert, weil die Genauigkeit seiner Arbeit extrem hoch ist, während das Gerät sehr reibungslos und leise arbeitet. Die Kraft wird automatisch zwischen den Rädern und Achsen verteilt – ein Eingreifen des Fahrers ist nicht erforderlich. Die Umverteilung des Drehmoments wirkt sich in keiner Weise auf das Bremsen aus. Wenn das Differenzial korrekt funktioniert, muss es nicht gewartet werden - der Fahrer muss nur das Öl überprüfen und regelmäßig wechseln.

Deshalb verbauen viele Fahrer beim Niva das Torsen-Differenzial. Es verwendet auch einen permanenten Allradantrieb und keine Elektronik, so dass Extremsportler oft das Standarddifferenzial gegen dieses Aggregat austauschen.

Fehler

Es gibt auch Nachteile. Dies ist ein hoher Preis, da der Aufbau im Inneren ziemlich kompliziert ist. Da das Differenzial nach dem Dornenprinzip arbeitet, erhöht dies den Kraftstoffverbrauch. Bei allen Vorteilen ist der Wirkungsgrad im Vergleich zu ähnlichen Systemen eines anderen Typs eher gering. Der Mechanismus hat eine hohe Neigung zum Verklemmen und der Verschleiß der inneren Elemente ist ziemlich stark. Zur Schmierung werden spezielle Produkte benötigt, da beim Betrieb der Baugruppe viel Wärme entsteht. Werden unterschiedliche Räder auf der gleichen Achse verbaut, verschleißen die Teile noch intensiver.

Bewerbung

Der Knoten wird als Zwischenrad- und Zwischenachsmechanismus zur Umverteilung des Drehmoments verwendet. Eine Einheit dieser Art ist in vielen ausländischen Autos eingebaut, aber am Audi Quatro erfreute sie sich größter Beliebtheit. Hersteller von Allradfahrzeugen bevorzugen sehr oft diese besondere Konstruktion. Das Torsen-Differential ist wegen seiner relativen Einfachheit und seines sofortigen Betriebs im VAZ installiert.