Tod что это такое в автомобиле

Свап раздатки Kia Sorento 1 поколения, часть 6. Как все-таки работает режим Auto в системе полного привода TOD.

В предыдущем посте про раздаточную коробку TOD я было написал, что система непосредственно не производит переменного динамического управления подачей крутящего момента на переднюю ось. Иными словами, не может самостоятельно регулировать степень зажатия пакета фрикционов в режиме Auto.

Однако меня продолжали терзать смутные сомнения, что я что-то не учитываю, поскольку несколько обстоятельств не укладывались в мою первоначальную теорию, а именно:
1. Несколько раз слышал от пользователей TOD, особенно обладающих SuperTOD от BLKDEM, что в авторежиме яркость индикатора полного привода на приборной панели является переменной величиной, т.е. лампочка загорается тем ярче, чем сильнее система зажимает фрикционы. Вот пруф:

Казалось бы, зачем нужны такие ухищрения, если магнит или включается, или нет?

3. В своей разобранной раздатке на фланцах корпуса магнита и зубчатого диска я увидел полоски задранного металла в тех местах, где данные детали соприкасаются между собой.

Выходит, что между ними есть проворот и трение, причем трение под нагрузкой, так как сталь весьма твердая и гладко отшлифована. Но почему и в каких ситуациях?

4. Ну и собственно таблица распределения по осям от производителя, где в различных режимах степень блокировки муфты указана с точностью до 5%.

Может ли производитель настолько вводить в заблуждение, если никакого активного распределения нет? Или же если распределение идет «само собой» в зависимости от дорожных условий, то как вычислены столь точные значения в таблице?

И вот наутро после публикации меня осенила мысль. Да, распор кулачковой муфты вызывает зажатие пакета фрикционов, но какими силами удерживаются от проворота сам корпус магнита и зубчатый диск? Ранее я принял их взаимное вращение как константу, т.е. они крутятся либо вместе, либо отдельно, однако износ в местах соприкосновения явно указывает на трение, то есть на проворачивание в сжатом состоянии. Тут-то и начинается все самое интересное.

Представим себе работу полного привода ТОД на схеме. Красным цветом обозначены детали, вращающиеся со скоростью передней оси, зеленым — задней.

Притягивая к себе зубчатый диск, корпус магнита синхронизируется по своему вращению с корзиной фрикционов, т.е. с передней осью. Силами, которые создают данную синхронизацию, являются сила трения, вызываемая сжатием зубчатого диска и корпуса электромагнита, которая, в свою очередь, вызывается силой притяжения электромагнита при подаче на него электрического тока.

При наличии разницы во вращении задней оси (вращения кулачка) и передней оси (теперь вместе с корпусом магнита) корпус магнита, которому некуда двинуться со своего места, отталкивает от себя кулачок посредством разведения шариков по канавкам.

Когда кулачок касается нажимного диска (который в свою очередь зажимает фрикционы), он останавливается.

Теперь рассмотрим 2 возможных исхода, которые могут произойти далее.
1. Если сила, проворачивающая передние колеса относительно задних, сравняется и станет чуть меньше сил трения в пакете, то передняя ось синхронизируется по вращению с задней. Шарики в канавках при этом останутся в том положении, при котором кулачок коснулся нажимного диска.

2. Если сила, проворачивающая передние колеса относительно задних, будет больше сил трения в пакете, вращение осей не синхронизируется.

Тут следует сделать отступление, чтобы пояснить: корпус магнита свободен в своем вращении относительно кулачка лишь на определенный угол – на исправной раздатке шарики не могут выйти из канавок совсем, поэтому максимальный угол проворота корпуса магнита относительно кулачка не будет превышать 120 градусов (канавки 3, поэтому полный круг 360 градусов / 3 = 120).

При превышении данного угла проворота вращение деталей в кулачковой муфте синхронизируется, т.е. корпус магнита, кулачок и главный вал будут вращаться с одной скоростью – скоростью вращения задней оси.

Таким образом, если возникшее трение в пакете не смогло нивелировать разницу скоростей передней и задней оси, проворот осей неизбежно продолжится. Однако поскольку теперь зубчатый диск, вращающийся синхронно передней оси, притянут к корпусу магнита, вращающемуся со скоростью задней оси, проворот возникнет и между ними.

Что в данном случае будет с шариками? Все то же самое – они будут находиться все в том месте, как и в п. №1 – куда они дошли в момент касания кулачоком нажимного диска.

Что в данном случае может сделать система для увеличения крутящего момента, подаваемого на передний мост? Нужно увеличить силу трения в пакете.

Однако система может управлять лишь одним параметром – током на обмотке электромагнита. Но этого вполне достаточно, ведь если увеличить силу тока, то сила притяжения магнита возрастет в квадрате. Тем самым, увеличится и сила трения между корпусом магнита и зубчатым диском.

Согласно 3 закону Ньютона, чем больше сила трения между корпусом магнита и зубчатым диском, тем большая будет сила, проворачивающая между собой корпус магнита и кулачок. А чем дальше они провернутся, тем больше шарики разопрут кулачковую муфту и тем больше она зажмет фрикционные диски.

Таким образом, нарастание магнитной силы усиливает сжатие зубчатого диска с корпусом магнита и силу трения между ними, что ОТТЯГИВАЕТ момент их взаимного проворота. Тем самым путь, проходимый шариками в канавках, увеличивается, усиливая распор кулачковой муфты и зажатие пакета фрикционов.

ВЫВОД №1: УВЕЛИЧЕНИЕ СИЛЫ ТОКА НА КАТУШКЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТА ПРИВОДИТ К БОЛЬШЕМУ ЗАЖАТИЮ ПАКЕТА ФРИКЦИОНОВ.

Рассмотрим теперь не менее интересные сопутствующие факты:

1. Сопоставление силы сжатия в трущихся парах.

Сила магнитного притяжения, несмотря на невысокую электрическую мощность магнита (около 80 Вт), на мой взгляд, в точке соприкосновения имеет величину десятков килограмм. Экспериментально проверено, что даже при токе в десятые доли ампера оторвать руками зубчатый диск от корпуса магнита не удается. Рабочим (предположительно) является ток около 5А при напряжении 12В, а сила сжатия при этом увеличится в сотни раз.

Вычислить ее даже примерное значение теоретически, к сожалению, невозможно, потому что в расчете участвуют такие параметры, как количество обмоток на магните, характеристики материала, из которого изготовлены детали, форма деталей и прочие.

Что касается силы, сдавливающей пакет фрикционов, то можно провести ряд несложных расчетов.

А) Вычислим крутящий момент, который должен держать исправный пакет фрикционов при равном распределении его между осями:

310 Нм двигателя * 3,8 ПЧ 1-й передачи * 2,48 ПЧ понижающей передачи / 2 оси = 1 460 Нм.

Б) С учетом того, что радиус фрикционного диска примерно 10 см, общая сила трения покоя при этом должна быть 14 600 Н.
Поскольку дисков у нас 11, то трущихся поверхностей столько же, поэтому сила трения на одном диске = 14 600 / 11 = 1 327 Н.

В) Вычислим силу сжатия фрикционов.
Сила трения = коэффициент трения * Силу, сжимающую поверхности.
Отсюда сила, сжимающая поверхности = Сила трения / коэффициент трения.

Подставляем наши данные, получаем:
Сила, сдавливающая фрикционы, равна 1 327 Н / 0,6 (условно, максимальный коэффициент трения между сталью и ферродо) = 2 212 Н, или же 221 кг.

Максимальная сила, сдавливающая фрикционы в раздатке, составляет до 220 кг. Берется она за счет крутящего момента двигателя и понижающих чисел трансмиссии.

Итого: условно 100 кг против 220 кг.

2. Коэффициенты трения.
Трение в паре зубчатый диск-корпус магнита: табличное значение в паре сталь-сталь со смазкой составляет порядка 0,05-0,1.

Что касается коэффициента трения в пакете фрикционов, то он настолько сложен и зависим как от силы сжатия, так и свойств применяемой трансмиссионной жидкости, что описать его силами школьной механики не удастся даже примерно.
В литературе можно найти величину коэффициента трения между сталью и ферродо (материалом тормозных колодок), она составляет 0,45-0,6. Есть соображение, что трение в пакете фрикционов еще выше, однако примем его условно за 0,6.
Итак, сравниваем величину трения в паре зубчатый диск – корпус магнита (сталь-сталь) и в пакете фрикционов (фрикционы по металлу):
0,05-0,1 против 0,6.

Сила трения в пакете фрикционов была вычислена выше – 14 600 Н.
Величину силы трения в другой пары вычислим по той же формуле:
условно 1000 Н * 0,1 = 100 Н, или же 10 Кг.
Итого: 1 460 кг против 10 кг.

Вышеуказанные расчеты показывают, как при помощи небольшой силы трения можно управлять гораздо более значительной силой трения и распределением крутящего момента по осям.

Опять же экспериментально проверено, что прикладывая максимальную силу рук, провернуть фланцы карданов между собой можно при токе на катушке 0,2А. Дальнейшее даже небольшое увеличение силы тока приводит к тому, что силы рук становится недостаточно! И ЭТО ДЕЙСТВИТЕЛЬНО УДИВЛЯЕТ – КАК ТАКОЙ НЕБОЛЬШОЙ МАГНИТ ПРИ НЕБОЛЬШОМ ТОКЕ РАЗВИВАЕТ СТОЛЬ СЕРЬЕЗНУЮ СИЛУ, А ФРИКЦИОНЫ, ДАЖЕ БУДУЧИ ЗАЖАТЫ ДЕСЯТКОМ КИЛОГРАММАМ, СЦЕПЛЯЮТСЯ ПОЧТИ МЕРТВО.

Итак, теперь работа раздаточной коробки ТОД в режиме Auto вполне ясна. Само собой, производитель теоретически вывел зависимость между силой тока на катушке и силой сжатия пакета фрикционов, проверил ее на практике, а далее разработал блок управления и его алгоритмы, построенные на основании таких параметров движения автомобиля, как:

1. Скорость вращения карданных валов;
2. Скорость автомобиля;
3. Положение педали тормоза;
4. Положение педали газа;
5. Положение дроссельной заслонки (для бензина);
6. Показания датчиков вращения колес;
7. Угол поворота руля.

Безусловно, алгоритмы являются весьма сложными, но действительно могут гибко реагировать на изменение условий движения автомобиля и вносить коррективы, управляя распределением крутящего момента по осям.

Вывод 2: система ТОД заслуженно входит в число систем ПОСТОЯННОГО ПОЛНОГО ПРИВОДА.

В качестве заключения ответим на вопросы, поставленные в начале:

Ввиду новых открытий про авторежим предыдущая статья про ТОД была отредактирована, также внесены коррективы в видео:

Источник

Свап раздатки Kia Sorento 1 поколения, часть 7. Сравнение раздаток TOD и Part-time: «интерьер» и «экстерьер».

Отличия в принципе работы раздаточных коробок TOD и Part-time мы разбирали в прошлых выпусках, а в этом предлагаю остановиться на конструктивных отличиях.

Для начала давайте посмотрим на корпусы.

Различия в номере TOD И Part-time заключаются в 3-й с конца цифре — для TOD она 2, для part-time 1. Т.е.:
47300-XC2XX — TOD
47300-XC1XX — Part-time

Визуальных отличиях на корпусе я не нашел, кроме:

Как мы видим, у ТОД есть отверстие в корпусе рядом с валом переднего кардана, куда вставляется датчик вращения переднего кардана. У парттайма такого отверстия и датчика нет.

Теперь посмотрим на сервоприводы.

Внешних отличий нет, кроме как обозначений на внутренней стороны:

Штеккеры моторов внешне одинаковые:

Работаю сервоприводы весьма интересно. Крайние положения одинаковы, однако у парттайма есть промежуточное положение, при котором сначала активируется полный привод:

Как мы выяснили ранее, у ТОДа 2 датчика вращения карданов, у парттайм один. Соответственно, разные и их косы:

Визуально датчики тоже разные, парттайм круглый, ТОД — квадратный:

Соответственно, штеккеры совершенно разные. У парттайм прямоугольный штеккер с 3 контактами (один под магнит), у ТОД — аналогичен штеккеру сервопривода с 7 контактами, центральный — магнита:

И еще: датчик скорости и датчик вращения карданного вала — не одно и то же, это два разных устройства. Датчик скорости одинаков для обеих раздаток, он вворачивается отдельно слева у фланца заднего кардана. Принцип его действия — червяк на главном вале вращает звездочку датчика скорости, а далее электроника датчика считает обороты.
Датчик вращения кардана считает импульсы от вращения зубчиков шестерни, надетой на вале, аналогично датчику АБС.

Теперь заглянем внутрь раздаток.

Еще раз видео о принципе действия обеих раздаток:

Отдельно остановимся на таком устройстве, как Супертод.

СуперТОД – это электронный блок различных вариаций, расширяющий управление штатной работой ТОД. С завода имеется 2 режима работы: Auto (автоматическое подключение полного привода) и 4Low (пониженная передача и максимальная степень зажатия фрикционной муфты).
СуперТОД вводит промежуточные режимы работы блока, такие как отдельное включение заднего привода, когда подключение передней оси не производится, и отдельное включение полного привода без понижающей передачи.
При установке СуперТОД следует понимать, что внедорожные качества автомобиля не увеличатся, поскольку зацепление передней оси остается таким же. Иначе говоря, от установки суперТОД фрикционы в шестерни не превратятся, также как раздатка ТОД не превратится в парттайм!

Целесообразность установки СуперТОД состоит в том, чтобы летом ездить на заднем приводе и достичь меньшего расхода топлива, а на бездорожье самостоятельно активировать полный привод без остановки и понижающей передачи.

Как мы видим, парттайм и TOD имеют весьма высокую степень унификации деталей. По сути, это практически одинаковые узлы, принципиальная разница между ними заключена в шестернях, цепи и типе муфты полного привода.
На парт-тайм это металлическая муфта, которая соединяет ведущую шестерню и корпус магнита, ее перемещение осуществляется посредством дополнительной вилки, сдвигаемой электромотором, у которого есть промежуточное положение. У ТОД за полный привод отвечает кулачковая муфта, которая под управлением электромагнита зажимает пакет фрикционов.
Для контроля скорости передней и задней оси на ТОД установлены 2 датчика вращения карданов – переднего и заднего. На вале переднего кардана ТОД установлена звездочка для работы датчика. У парт-тайм есть только датчик вращения заднего кардана.
Понижающая передача и механизм ее включения идентичны на обеих РК.
Сервоприводы внешне одинаковы, однако сервопривод парттайм имеет промежуточное положение для сдвига вилки активации полного привода.
Высокая степень унификации деталей и одинаковый корпус позволили достичь удешевления узла производителем и обеспечить пользователей разными типами полного привода.
Жаль только, что ни тот, ни другой полный привод не являются универсальными, как, к примеру, тот же Суперселект. TOD покрывает 95% потребностей для повседневной езды и среднего бездорожья, Part-time годится для тяжелого бездорожья, но менее стабилен в движении на скользкой дороге.
Что выбрать – решать Вам, главное — знать, как оно работает!

Источник

Авто-потроха: что у машинок внутри?

Устройство и принцип действия автомобильных технологий, узлов и агрегатов

Полный привод Isuzu (TOD)

Несколько слов о принципах работы и использовании полного привода Isuzu Bighorn UBS73/UBS26 выпуска 1998-2002 годов.

Трансмиссия автомобиля Isuzu Bighorn в наиболее распространенной, топовой версии (Plaisir II), построена по схеме TOD («Torque on Demand»), с постоянным задним и подключаемым передним приводом.

При работе TOD подключение передних колес происходит не жестко, а посредством многодисковой муфты с электронным управлением. Так что величина передаваемого вперед момента может изменяться в широких пределах, а автомобиль — быстро передвигаться по дорогам с твердым покрытием не только в режиме отключенного передка.

Раздаточная коробка имеет понижающую передачу (в виде планетарного редуктора), при включении которой еще и жестко подключается передний мост (в обход муфты TOD). Кроме того, при полном отключении 4WD пневмопривод разъединяет одну из передних полуосей (Isuzu называет данную систему «Shift on the fly», нам же этот механизм больше известен как ADD).

1 — понижающая передача, 2 — муфта жесткого подключения переднего привода, 3 — муфта TOD, 4 — обмотка электромагнитного клапана TOD, 5 — датчик частоты вращения задних колес, 6 — датчик частоты вращения передних колес.

На Bighorn предыдущего поколения (UBS69/UBS25) управление всей трансмиссией, также построенной по принципу TOD, осуществлялось при помощи одного рычага раздаточной коробки, перемещавшегося между положениями «2H — TOD — N — 4L». На UBS73/UBS26 у рычага осталась функция включения понижающей передачи, а TOD активируется отдельной кнопкой на приборной панели. Информация о текущем состоянии и работе трансмиссии в режиме TOD выводится индикатором комбинации приборов.

Трансмиссия автомобиля имеет следующие режимы работы:

1. 2WD HIGH

(рычаг в положении HIGH, кнопка «4WD AUTO» отжата)

Режим предназначен «для обычной экономичной езды по дорогам с твердым покрытием». Привод осуществляется только на передние колеса.

2. TOD

(рычаг в положении HIGH, кнопка «4WD AUTO» нажата)

Предназначен «для езды по дорогам с твердым покрытием, когда возможно наличие скользкой поверхности». В нормальном движении постоянно приводятся задние колеса, при их пробуксовке подключаются передние (распределение момента между передними и задними колесами изменяется в диапазоне 0:100

50:50). Кроме того, часть момента передается вперед при езде с высокой скоростью для обеспечения более стабильного движения.

Переключение между режимами 2WD и TOD должно выполняться на скорости до 100 км/ч и при строго прямолинейном движении автомобиля.

Распределение моментов отображается на индикаторе TOD:

F: 0-15% R: 100-85%	F: 15-30% R: 85-70%	F: 30-50% R: 70-50%	F: 50% R: 50%
F — на передние колеса, R — на задние колеса

3. 4WD LOW

(рычаг в положении 4L)

Предназначен для передвижения по песку, грязи, крутым подъемам и в других тяжелых условиях в течение ограниченного времени. Включена понижающая передача в раздаточной коробке, передний привод подключен жестко и постоянно.

Переключение в режим 4L должно выполняться на остановленном автомобиле и при нейтральном положении КПП.

Опционально Bighorn оснащался также задним фрикционным LSD-дифференциалом (с низким коэффициентом блокировки) и отключаемым задним стабилизатором поперечной устойчивости (для увеличения хода подвески).

Для справки: заправочные емкости элементов трансмиссии Isuzu Bighorn UBS73/26:

Один комментарий к « Полный привод Isuzu (TOD) »

Добавить комментарий Отменить ответ

CARGUTS.RU продаётся

Друзья этот сайт был основан мной очень давно. Теперь у меня совсем другие интересы, дела и головные боли.

Источник

Зимние радости: полный привод TOD от Borg Warner на каждый день.

Первый пикап с подключаемым AWD у меня появился лет семь назад. После повсеместного парт-тайма такое решение казалось мне чем-то сродни марсианским нанотехнологиям, и шайба переключения режимов раздатки с отметкой AWD была нехилым таким поводом для гордости, заявлений «тачка огонь» и разбухания ЧСВ до 80 лв. Никаких других применений полному приводу я не находила, и до недавнего времени при любых метеорологических условиях ездила на заднем приводе, резине m+s и даже не возила щетку для снега. Конечно, на каждом пикапе с AWD производились тестовые заезды, дабы убедиться, что нанотехнологии таки есть, но не более того. Теперь же то ли зимы стали суровее, то ли я старее и скучнее — полный привод на Форде в этом сезоне включаю нередко, и впервые у меня настоящая зимняя резина на не легковой машине. До щетки для снега я еще не докатилась, но по всей видимости это дело времени.

На машинах со стандартным парт-таймом полный привод я не включала практически никогда. В обычных городских условиях толку от него никакого, а зимой эксплуатировать его с нашим климатом чревато последствиями, потому что легко можно словить участок с чистым асфальтом и попрощаться с раздаткой. Пусть не сразу, но от того что это произойдет медленно, больно будет не меньше. Раньше на пикапах с AWD ставили раздатки, автоматически перекидывающие момент на передок при проскальзывании задней оси. На F150 система чуть сложнее: torque on demand от Borg Warner (как и на Рэмах с 2011 года). Такая раздатка может передавать до 50% момента на переднюю ось и управляется электромагнитной муфтой. Система следит за показаниями датчиков абс, открытием дросселя, положением педали тормоза, углом поворота колес, курсом юаня и тем, куда намылилась жена на ночь глядя — всё для того, чтобы превентивно подавать момент туда, где он вот-вот может понадобиться (например, в челюсть на переднюю ось).

В тупом подключении передней оси при пробуксовки особого смысла я никогда не видела, но система TOD откровенно порадовала. При прямолинейном движении около 10% момента идет вперед всегда, при ускорении доля растет обычно процентов до 30, иногда доходя до 50. На чистом заднем приводе при включенном AWD машина едет только накатом, и, по ощущениям, трогается тоже с заднего, быстро подключая передок. На ходу работу системы почувствовать практически нереально, все происходит очень плавно, а посмотреть на распределение тяги в данный момент можно в специальном меню борткомпьютера. Пару раз полный привод странно себя вел при плавном старте на чистом льду, довольно грубо подключив переднюю ось, но больше таких эпизодов не было, так что я списываю это на то, что что-то застоялось. По итогу испытаний могу ответственно заявить, что современные AWD в пикапах вполне могут заменить классический полный привод. Только не забывайте строгие указания американский мануалов — с полным приводом машина едет лучше, а вот тормозит как обычно. Прецедентная система права фигни не породит, поверьте.

Источник