只要3分钟 看懂托森差速器的奥妙原理

2017-06-09 | 浏览:13.4万 | 评论:

大家都知道传统的普通行星齿轮式差速器,由于内摩擦力矩比较小,在汽车行驶过程中无论左右两轮驱动转速是否相等,其驱动扭矩总是平均分配的。举个例子,当一个车轮在泥泞路面打滑失去与地面的摩擦力时,虽然另一个车轮在良好的路面上,但是分配到这个车轮的扭矩只能与泥泞路面的车轮相等,也就是有一半的驱动扭矩被浪费。从而使总的驱动力下降。为了克服上述滑转现象,在现代四驱轿车前桥与后桥之间装备了轴间中央差速器。其中奥迪全轮驱动轿车所采用的中央差速器“托森”差速器最为有名。

 

“托森”这个名称是格里森公司的注册商标,他的意思是 “转矩敏感式差速器”。托森差速器既可用作轴间差速器,又可用作轮间差速器。由主动部分、从动部分和连接主从动部分的差速传动机构组成。

 

托森差速器与普通差速器的不同

托森差速器综合了蜗轮蜗杆和普通差速器的行星齿轮机构,把行星齿轮差速机构的齿轮传动副更换成蜗轮蜗杆传动副。而蜗轮蜗杆不同于齿轮,它具有单向传动、反向锁止的能力,因此正向传动可以产生差速,反向锁止可以限制动力传输到打滑的车轮。而不同的螺距,具有不同的锁止能力,从而决定了托森差速器扭矩分配的能力。

 

托森差速器的原理

空心轴2和差速器壳3通过花键连接,每个蜗轮的中间有一个蜗轮8和两个相同的直齿圆柱齿轮6,直齿圆柱齿轮6和蜗轮8连接在一起。蜗轮轴装在差速器壳3上,与差速器壳一起转动。其中3个蜗轮8和前轴蜗杆9啮合,另外3个蜗轮8和后轴蜗杆5啮合。前轴蜗杆9和驱动前桥的前齿轮轴1为一体,后轴蜗杆5和驱动后桥的后齿轮轴4为一体。来自发动机的动力经过空心轴2传到差速器壳3,然后经过蜗轮轴7传到蜗轮8,再传到前后两个蜗杆。前轴蜗杆9通过前齿轮轴1将动力传至前桥,后轴蜗杆5通过后齿轮轴4将动力传至后桥,从而实现前后桥的同时驱动。

 

托森差速器和奥迪的不解情缘

其实托森差速器被发明出来前阶段也只是默默无闻,让托森差速器名声大造的非奥迪莫属,许多人甚至将托森差速器等同于奥迪的quattro。其实奥迪的quattro全时四驱系统是一整个技术包的总称,并不单单指托森差速器。只不过奥迪创造性的将托森差速器植入变速箱壳体内,使得整个系统可靠性更高,更加紧凑。除去1代和7代quattro系统,托森差速器都出现在了奥迪的四驱系统中,可以说托森差速器是奥迪整个quattro系统的核心。

托森差速器也随着quattro的更新而不断换代。

1986年,托森A型差速器首次搭载于奥迪100上的第二代quattro全时四驱系统上。作为中央差速器,将动力分配给前后轴。

 

托森差速器也可作为轮间差速器使用,与轴间差速器不同的是,它的动力由主减速器从动齿轮输入,而不是由空心轴输入。1988年,托森差速器首次作为轮间差速器出现在奥迪V8的后桥上。

但是由于行星齿轮与齿轮轴的垂直布置结构,导致托森A型差速器只能与手动变速器进行匹配,从而大大限制了托森差速器的应用范围。

1994年,配备了第四代quattro全时四驱系统的奥迪100自动挡车型将中央差速器更换为托森B型。

托森B型差速器采用平行齿轮结构,解决了差速器与自动变速箱的匹配问题。此次技术升级 是奥迪quattro全时四驱系统的一次革命性飞跃,使得quattro全时四驱系统的应用领域大大延展。

2005年,随着Q7的问世,搭载托森C型差速器的第六代quattro全时四驱系统与世人见面。

托森C型差速器采用行星齿轮结构,与太阳轮、环形齿轮和摩擦盘共同组成整个差速器结构。当环形齿轮与太阳轮的转速不等时,行星齿轮会被迫产生自转运动,这个自转运动又会导致与环形齿轮或太阳轮的轴向相对运动。轴向运动的压力对安装在装置内的摩擦盘施加压力,产生内摩擦力,因此限制了相对运动,也就限制了打滑驱动轴的运动,从而增加不打滑驱动轴的转矩。

托森C型中央差速器,在正常情况下按前后40:60的比例分配驱动力。根据行驶情况需要,它最多可把60%的驱动力输出到前轴,或把80%的驱动力输出到后轴。

托森差速器可以自动及时地锁紧,工作时十分平滑,无冲击震动。汽车转弯时,由于回转半径较大的前轮转动的快一些,托森差速器输出的驱动力可按回转半径的不同要求而自动调节。保证了前轮处于纯滚动状态,提高了汽车行驶稳定性和驾驶安全性。当某驱动轴或车轮的附着力下降时,托林差速器可以将较大的驱动力分配到附着力大的车轮上,从而大大提高了汽车的通过性。

侃弟总结

托森差速器虽然是由格里森公司的研发出来,但是被奥迪采用了之后才得到了正真的发扬光大。从刚刚开始的A型只能与手动变速器匹配,更新到B型可以解决和自动变速器匹配的问题,更新到现在C型加入电控系统,打滑驱动扭矩更大,作为中央差速器,前后轴驱动力的输出可以调节的范围更大。我们能享受到这些技术不段的进步所带来的便利,离不开工程师在背后默默地钻研和付出。

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