Как разобраться с распределением крутящего момента
Перейти к содержимому

Как разобраться с распределением крутящего момента

  • автор:

Распределение момента (English, Русский)

Распределение крутящего момента (Редактировать)

Попытаемся разъяснить что такое крутящий момент и как толковать его распределение между мостами и колёсами.

Что такое момент? (Редактировать)

Момент силы (синонимы: крутящий момент, вращательный момент, вертящий момент, вращающий момент) — векторная физическая величина, равная произведению радиус-вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.

Представьте, что вы откручиваете гайку гаечным ключом. Усилие, с которым вы тянете гаечный ключ и есть крутящий момент.

Распределение момента «в нормальных условиях» (Редактировать)

Представим автомобиль с постоянным полным приводом, например Subaru Legacy с ручной коробкой передач. Распределение тяги между мостами у этого автомобиля осуществляется в пропорции 50 на 50. Такая пропорция означает, что центральный дифференциал симметричный и усилие, передаваемое на каждый из мостов одинаково. Правда это действительно пока все четыре колеса имеют одинаковое сцепление с дорогой и одинаково нагружены. В идеальных условиях из 100% крутящего момента, производимым двигателем, по 50% уходит на каждую ось, или по 25% на колесо.

Значение распределения момента «в нормальных условиях», приводимое на этом сайте позволяет понять механическую конструкцию центрального дифференциала. В реальности это значение может отличаться.

От этой пропорции зависит поведение автомобиля в скользком повороте, т.е. какой мост получит больше тяги от двигателя. К примеру, BMW с несимметричным дифференциалом с распределением 36/64 будет иметь ярко выраженный заднеприводный характер при прохождении поворотов. Volkswagen с пассивной муфтой Haldex (поколений 1 или 2) в приводе задних колёс и «нормальным» распределением момента 90/10 будет иметь скорее недостаточную поворачиваемость, а при добавлении газа и блокировании муфты до проморции 50/50 сменится на нейтральную, как у Субару.

Понятие «распределение тяги до 100%» (Редактировать)

Что мы имеем в виду когда говорим что тяга может перебрасываться между мостами и достигать 100% на одном мосту? Представим ту же Subaru с «нормальным» распределением 50/50. Теперь представим, что задние колёса оказались на льду, или специально поставлены на ролики либо вывешены в воздухе. Если вы нажмёте на газ, задние колёса попытаются вращаться свободно, не встречая сопротивления. Поскольку сопротивления нет, то и момент, который нужно приложить к колёсам, чтобы заставить их вращаться очень низок. На Subaru используется блокируемый вискомуфтой центральный дифференциал, который тут же блокируется и весь выдаваемый двигателем крутящий момент, т.е. 100% от него, идёт на передний мост а на задних колёсах момент равен нулю. Это имеется в виду когда говориться о переброске момента. Таким образом в нормальных условиях пропорция составляет 50/50, а «перераспределение» крутящего момента между мостами осуществляется от 100/0 до 0/100.

Если предположим вискомуфта неисправна или ещё по какой причине не блокируется полностью, то можно говорить например о распределении момента от 75/25 до 25/75. Т.е. при полном вывешивании одного моста машина может и не поехать, несмотря на полноприводность.

У автомобиля с автоматически подключаемым полным приводом (рассмотрим нормально-переднеприводный автомобиль) в нормальных условиях момент распределяется, к примеру, в пропорции 100/0. Вывешивание задних колёс ничего в этой пропорции не меняет. Но если передние начинают буксовать и муфта привода задних колёс замыкается, распределение тяги становится 50/50, и при полном отсутствии сцепления с дорогой у передних колёс до 100% тяги может быть передано на задний мост. Таким образом пропорция распределения момента меняется от 100/0 до 50/50, а момент измеряемый на мостах может меняться от 100/0 до 0/100.

В данной статье говориться о распределении тяги между мостами, а не между каждым из колёс. Для распределения момента между колёсами одной оси необходим блокируемый межколёсный дифференциал. Чтобы иметь возможность передавать 100% тяги на одно единственное колесо, необходимо иметь блокируемый центральный дифференциал и блокируемые межколёсные дифференциалы в каждом мосту. Как например у Mercedes G-class.

This is a Wiki, so feel free to correct any factual or grammatical error. Test here before posting.

Александр 144.209.107.43 10/01/2015 08:12 ✕
Здравствуйте. Касаемо этой статьи, у меня есть два вопроса, которые возможно имеет смысл осветить здесь для полноценности рассмотренных «цекотильных» ньюансов. ВОпросы относительно конкретных моделей авто (трансмиссий) и,соответственно, «в какое же русло уходит момент»:
1) Субару форестер: установлена трансмиссия от субару импреза STI type RA 2000 года. Передний дифференциал — винтовая LSD (=по типу Torsen?), задний дифференциал — редкий для субару LSD фрикционного типа (набор фрикционов на каждую полуось, НЕ вискомуфта). Центральный дифференциал — DCCD (35/65). При полностью заблокированном центральном дифференциале (50) посредством управляемой вручную электромуфтой, на резких ускорениях отчетливо наблюдается «заблокированность) всех трех дифференциалах.. более того, в этом состояннии трансмиссиия не позволяет медленное движение с поворотом без характерного ощущения «натяга» и «проскакивания» в случае преувеличения, на сухих покрытиях.. Более того, даже При полностью разблокированном центральном дифференциале (35) при медленном движении с поворотом отчетливо наблюдается подблокирование заднего межколесного дифференциала: колесо, которое едет по внутренней дуге — начинает подтормаживать (то есть срабатывает не только на резкое ускорение). Вопрос: при наличии столь чувствительных LSD в переднем и заднем мосту,а так же при полной блокировке центрального дифференциала (посредством DCCD) — почему машина застревает на полноценном диагональном вывешивании?? Почему саоблокирующиеся межколесные диференциалы НЕ срабатывают при этом, даже с подачей большого ускорения и момент высвобождается на свободно вращающиеся колеса? ВЕдь на ровной поверхности (или околоровной) оба работают моментально.
2. Митсубиси Паджеро 4, Super Select II + принудительная блокировка заднего межколесного диференциала. Представим, что все принудительные блокировки (центральная + задняя) активированы и автомобиль находится на полном диагональном вывешивании. Так же представим, что электронная система антипробуксовки — отключена. Исходя из вашей статьи — значит ли в этой ситуации, что момент будет перераспределяться в пропорции 75% на переднее вывешенное колесо и всего-лишь 25% на заднее колесо, которое имеет сцепление с поверхностью?? (ввиду отсутствия блокировки переднего дифференциала)
Спасибо!

Except where otherwise noted, content on this site is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License
Questions, comments, advertisement:

Как разобраться с распределением крутящего момента

Полный привод

Подавляющее большинство автовладельцев полагает, что главное преимущество полного привода – лучшая проходимость. Между тем однозначного ответа нет – систем полного привода много, и далеко не все наделяют автомобиль внедорожными качествами. Более того, подчас застрять на такой машине даже проще, чем на моноприводной

Путаницы с полным приводом добавляет и множество фирменных аббревиатур и названий, никак не проясняющих принцип работы трансмиссии. All mode 4×4, Super Select, X-Drive, 4Matic – всего не перечесть! В действительности же существует только три базовых типа полного привода, отличающихся механизмом распределения крутящего момента между осями. Это постоянный полный привод, подключаемый и автоматический.

Постоянный полный (full-time)

Этот тип по праву считается настоящим, ведь только он обеспечивает постоянную передачу силы тяги двигателя на все четыре колеса. За распределение крутящего момента здесь отвечает межосевой дифференциал. Функционально (а зачастую и конструктивно) он ничем не отличается от обычного межколесного дифференциала, разве что делит момент не между левым и правым колесами, а между передней и задней осью. Такое равномерное распределение тяги снижает риск проскальзывания колес на однородном покрытии, что полезно как на бездорожье при движении внатяг, так и на асфальте, где появляется возможность не только интенсивно разгоняться по прямой, но и раньше открывать «газ» на выходе из поворота.

А если автомобиль все-таки забуксует? Тут-то и кроется опасность – достаточно потерять сцепление хотя бы на одном колесе, чтобы без тяги остались все четыре! Наверное, каждый, кто хоть раз застревал в снегу или грязи, помнит картину: мотор ревет, а буксует только одно колесо. С постоянным полным приводом то же самое – дифференциал никак не препятствует вращению осей с разными скоростями. Теоретически ситуация даже хуже, чем у машин с приводом на одну ось, ведь опасно проскальзывание каждого из четырех колес. И хотя в реальности все не так плохо – как правило, инерции движущегося автомобиля хватает, чтобы буксующее колесо обрело сцепление вновь, в «чистом виде» постоянный полный привод применяется редко. Можно вспомнить первый BMW X5 и Mercedes-Benz ML: от пробуксовок их страховала лишь электроника, тормозящая проскальзывающее колесо.

Борьба за независимость

Осуществить привод на все четыре колеса нетрудно – гораздо труднее сделать так, чтобы автомобиль при этом сохранил способность поворачивать. Ведь в повороте каждое колесо движется по индивидуальной траектории и, соответственно, вращается со своей собственной скоростью. Поэтому и приходится оснащать трансмиссию дифференциалами – механизмами, которые разделяют крутящий момент по двум выходным валам, позволяя каждому из них вращаться с различной частотой. Таким образом, автомобиль с постоянным полным приводом имеет три дифференциала – два межколесных и один межосевой. В остальных полноприводных трансмиссиях межосевые дифференциалы не используются, а потому и нет возможности постоянно передавать крутящий момент на четыре колеса.

В большинстве же случаев проблему пробуксовки решают с помощью блокировок межосевых дифференциалов. Их конструкция может сильно различаться, но идея одна: создавая силу трения между выходными валами дифференциала, противодействовать взаимному проскальзыванию осей. В серьезных внедорожниках, вроде Toyota Land Cruiser, по команде водителя устанавливается жесткое соединение валов. Более простые модели, менее ориентированные на бездорожье, оснащаются винтовыми блокировками или вискомуфтами – они не всегда обеспечиваю жесткую связь, зато работают автоматически. В любом случае застрять теперь гораздо сложнее – как минимум, необходимо одновременно забуксовать двумя колесами: передним и задним.

Подключаемый полный привод (part-time)

С подключаемым полным приводом все проще. Межосевого дифференциала тут нет, вместо него – механизм, жестко подключающий вторую (чаще переднюю) ось. Соответственно, основную часть времени автомобиль имеет два ведущих колеса, а полный привод задействует лишь на бездорожье. Поскольку подключение происходит резко, автоматического режима быть не может – все происходит по команде водителя. При этом раз и навсегда включить режим «4х4» тоже не получится – будучи жестко связанными, колеса каждой из осей теряют возможность вращаться с разными скоростями в повороте, что не только ухудшает маневренность, но и сильно нагружает трансмиссию на асфальте. При развороте внутреннее заднее колесо будет прокручиваться на месте!

Все это сужает область применения подключаемого привода до недорогих внедорожников или пикапов. И тут у него множество плюсов. Главные – простота, дешевизна и надежность, никаких сложных муфт, гидроприводов или пневматики. И на бездорожье не подведет, ведь фактически он эквивалентен постоянному полному приводу с жестко заблокированным дифференциалом. Неудобства возникают только в крутых поворотах, где с подключенным приводом автомобиль плохо слушается руля и скользит «плугом» наружу. Но с этим приходится мириться, ибо единственный способ вернуть управляемость – отключить полный привод, что не всегда возможно на грязи.

Автоматический (torque on-demand)

Формально его можно отнести к разновидности подключаемого привода. Отличие лишь в том, что вторая ось подключается не одномоментно и жестко, а постепенно, что помогает избежать слишком резких изменений в управляемости и сделать систему автоматической, не требующей постоянного участия водителя. Отсюда и название torque on-demand (дословно – крутящий момент по требованию).

Первоначально для этого использовали вискомуфты – устройства полностью автономные, но не очень быстродействующие. Современная альтернатива – муфты фрикционные, то есть многодисковые сцепления, сжимаемые гидроприводами под контролем электроники. У них и скорость работы выше, и есть возможность гибкого управления степенью блокировки.

Комбинация

На основе трех упомянутых типов полного привода инженеры иногда создают более сложные, комбинированные варианты. Интересный пример – Mitsubishi Pajero с трансмиссией Super Select, которая позволяет переключаться между задним приводом и постоянным полным, а также умеет блокировать межосевой и задний межколесный дифференциал. То есть формально ее можно обозначить странным словосочетанием «подключаемый постоянный полный привод».

Как же проявляет себя такой привод? На бездорожье – не очень. Во-первых, вторая ось подключается лишь после того, как ведущие колеса уже забуксовали. Во-вторых, жесткого подключения оси, как правило, не обеспечивается, соответственно, нет и возможности передать большой крутящий момент. В-третьих, пробуксовка отдельных колес сопровождается проскальзыванием муфты, что ведет к ее перегреву. Далеко не уедешь…

А на асфальте? Электронику научили превентивно зажимать муфту в момент разгона, имитируя постоянный полный привод, но в повороте этот трюк не проходит, и муфту приходится распускать, иначе она препятствует вращению осей с разными скоростями, бесполезно расходуя сцепные свойства шин и провоцируя недостаточную поворачиваемость. А если автомобиль заскользил? Отреагировав на пробуксовку, электроника вновь перераспределит крутящий момент. Увы, «взаимопониманию» с автомобилем все это не способствует.

Впрочем, и требования к полному приводу сильно упали. Еще лет двадцать назад, когда слово «кроссовер» мало кто знал, полноприводные модели были выбором людей с реальной потребностью ездить вне дорог. А кто из их нынешних владельцев хоть раз съезжал с асфальта? Список преимуществ полного привода все чаще ограничивается возможностью припарковаться в сугробе да пару раз в год, во время снегопада, обогнать со светофора мощную, но «недоприводную» машину. И автоматический полный привод с этим вполне справится.

Алгоритм распределения крутящего момента в автомобиле с колесной формулой 4х4 для обеспечения устойчивости движения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

В начале XX века спортивные автомобили стали оснащать полным приводом с дифференциальной связью для обеспечения управляемости и устойчивости при движении по криволинейным участкам пути. С середины XX века в раздаточных коробках и ведущих мостах колесных машин для повышения этих свойств вместо обычных дифференциалов начали устанавливать самоблокирующиеся дифференциалы. В большинстве межосевых дифференциалов повышенного трения коэффициент блокировки находится в диапазоне 1,5…3. Прослежена взаимосвязь между условиями движения транспортного средства и наличием дифференциала повышенного трения . Показан процесс распределения крутящего момента между колесами. Построены графики движения колесных машин при испытании «переставка», оборудованных дифференциалом без повышенного трения и самоблокирующимся дифференциалом. Проведен сравнительный анализ параметров автомобиля, движущегося по разным опорным поверхностям — асфальту и льду со снегом.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Антонян А.В.

Алгоритм работы системы динамической стабилизации за счет управления дифференциалами механической трансмиссии и корректирующего подруливания для трактора

Повышение устойчивости и управляемости двухосных автомобилей с подключаемой передней осью путем перераспределения крутящих моментов между осями

Алгоритм работы системы динамической стабилизации для полноприводного двухосного автомобиля с дифференциальной трансмиссией

Стабилизация движения двухосных колесных машин за счет перераспределения крутящих моментов между ведущими колесами

Алгоритм работы системы динамической стабилизации для автомобиля 4х4 с подключаемой задней осью
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

An Algorithm for Distributing Torque in a 4х4 Wheel Car to Ensure Driving Stability

In the early twentieth century sports cars started to be equipped with all-wheel drives with differential connectivity to provide better handling and stability when driving on curved sections of the road. From the mid-twentieth century, transmissions and drive axles of wheeled vehicles were fitted with limited-slip differentials to improve handling and stability in comparison with conventional differentials. In most inter-axle differentials of increased friction, the locking coefficient is in the range from 1.5 to 3. The relationship between the vehicle’s driving conditions and the presence of a limited-slip differential is described, and the process of torque distribution between the wheels is outlined. Graphs are plotted illustrating the motion of the vehicle during the «rearrange» test equipped with a differential without friction and with a limited-slip differential. A comparative analysis of parameters is performed for a vehicle driving on asphalt and ice with snow.

Текст научной работы на тему «Алгоритм распределения крутящего момента в автомобиле с колесной формулой 4х4 для обеспечения устойчивости движения»

Транспортное и энергетическое машиностроение

УДК 629.11.01 DOI 10.18698/0536-1044-2017-9-31-37

Алгоритм распределения крутящего момента в автомобиле с колесной формулой 4×4 для обеспечения устойчивости движения

МГТУ им. Н.Э. Баумана, 105005, Москва, Российская Федерация, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1

An Algorithm for Distributing Torque in a 4×4 Wheel Car to Ensure Driving Stability

BMSTU, 105005, Moscow, Russian Federation, 2nd Baumanskaya St., Bldg. 5, Block 1 e-mail: antonyan.akop@yandex.ru

В начале XX века спортивные автомобили стали оснащать полным приводом с дифференциальной связью для обеспечения управляемости и устойчивости при движении по криволинейным участкам пути. С середины XX века в раздаточных коробках и ведущих мостах колесных машин для повышения этих свойств вместо обычных дифференциалов начали устанавливать самоблокирующиеся дифференциалы. В большинстве межосевых дифференциалов повышенного трения коэффициент блокировки находится в диапазоне 1,5. 3. Прослежена взаимосвязь между условиями движения транспортного средства и наличием дифференциала повышенного трения. Показан процесс распределения крутящего момента между колесами. Построены графики движения колесных машин при испытании «переставка», оборудованных дифференциалом без повышенного трения и самоблокирующимся дифференциалом. Проведен сравнительный анализ параметров автомобиля, движущегося по разным опорным поверхностям — асфальту и льду со снегом.

Ключевые слова: самоблокирующийся дифференциал, коэффициент блокировки, математическая модель, повышенное трение

In the early twentieth century sports cars started to be equipped with all-wheel drives with differential connectivity to provide better handling and stability when driving on curved sections of the road. From the mid-twentieth century, transmissions and drive axles of wheeled vehicles were fitted with limited-slip differentials to improve handling and stability in comparison with conventional differentials. In most inter-axle differentials of increased friction, the locking coefficient is in the range from 1.5 to 3. The relationship between the vehicle’s driving conditions and the presence of a limited-slip differential is described, and

* Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках договора № ДН01/0001/216/15 между ООО «ЛиАЗ» и МГТУ им. Н.Э. Баумана.

the process of torque distribution between the wheels is outlined. Graphs are plotted illustrating the motion of the vehicle during the «rearrange» test equipped with a differential without friction and with a limited-slip differential. A comparative analysis of parameters is performed for a vehicle driving on asphalt and ice with snow.

Keywords: limited-slip differential, coefficient of the lock, mathematical model, increased friction

У полноприводного автомобиля трансмиссия конструктивно сложнее, дороже и тяжелее, а механические потери выше, чем у транспортного средства с двумя ведущими колесами. Несмотря на эти недостатки, достоинства полного привода часто являются более важными. Кроме улучшения проходимости колесной машины (КМ) полный привод обеспечивает преимущества при движении по скользкой дороге и более интенсивный разгон. В то же время сопротивление качению ведущих колес меньше, чем у ведомых, что в некоторой степени компенсирует потери [1]. Системами постоянного полного привода оборудованы автомобили следующих марок: Audi (Quattro), Mercedes-Benz (4MATIC), BMW (xDrive), Subaru, Lamborghini и др. В дифференциалах раздаточных коробок и главных передач установлены дифференциалы повышенного трения (самоблокирующиеся дифференциалы) TorSen и Quaife [2, 3] на машинах Audi [4] или дифференциалы с пакетами фрикционных дисков на автомобилях Volkswagen Touareg [4].

Цель работы — построить математическую модель полноприводного автомобиля с колес-

Тема: Распределение крутящего момента на 4motion

u36a вне форума

По умолчаниюРаспределение крутящего момента на 4motion

Хотел узнать на счёт распределения крутящего момента, у автора темы развалился шрус, но ведь это равносильно тому, что мы вывесим одно колесо полностью.

Если не учитывать EDS и другие системы, то получается, что на другие колёса момент вообще не пойдёт что ли?

Насколько я знаю, что дифференциал торсен тем и отличается от обычного дифференциала, что может передавать момент между осями\мостом, если даже один мост\колесо буксует\вывешено полностью, получается, что это не так?

Сравнение работы работы свободного дифференциала и торсена в заднем мосте.

Так почему у автора той темы на задние колёса не шёл крутящий момент?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *