四驅掃盲(2)進階:托森差速器

《四驅掃盲》分為4篇:

四驅掃盲(1)基礎:四驅系統的重要部件

四驅掃盲(2)進階:託森差速器

四驅掃盲(3)學成:四驅汽車的不同形式及案例分析

四驅掃盲(4)探索:國之榮耀——國產麒麟四驅

【託森差速器】

本節可能比較枯燥,需要看幾遍想很久才能理解託森差速器。這是懂車的必經之路,只有自己不斷地思考,想明白才能真正的弄懂。師傅領進門,修行靠個人。

廣大車迷朋友聽到託森差速器最多的消息幾乎都來自於奧迪quattro,然而託森差速器卻是豐田公司旗下一家名叫捷太格特公司的產品,除了奧迪之外,很多車型上都有使用,甚至在改裝市場也可以更換。

torsen差速器的英文全名torque-sensing differential,顧名思義扭矩感應式差速器,屬於限滑差速器分類裡的一種。

託森差速器的理論依據

四驅掃盲(2)進階:託森差速器


託森差速器的構思起源因該是來自於蝸輪蝸桿傳遞不可逆的原理,在蝸輪蝸桿系統中,只能由蝸桿帶動蝸輪,而蝸輪不可以驅動蝸桿。

特別注意:在託森差速器裡,造型像蝸桿的行星齒輪實際上式蝸輪,而造型像蝸輪的太陽輪實際上才是蝸桿,蝸桿可以驅動蝸輪,太陽輪可以驅動行星齒輪的自轉。

四驅掃盲(2)進階:託森差速器


那麼,託森差速器中的行星齒輪可以驅動太陽輪嗎?按照上面的蝸輪蝸桿原理看起來是不能的,然而,託森差速器並不是完全的蝸輪蝸桿,而是蝸輪蝸桿的變形,通過改變齧合齒輪上弧齒的弧度可以削弱蝸輪蝸桿不可逆的程度,行星齒輪的自轉是可以驅動太陽輪的,只不過存在一定的阻力,這個阻力就是來自蝸輪蝸桿弧齒自鎖的特性,它影響著限滑係數。

四驅掃盲(2)進階:託森差速器


目前大部分託森差速器都削弱了弧齒自鎖的程度,所以傳說中的託森差速器扭矩感應瞬間自鎖並不能代表所有的託森差速器,很多託森差速器還是會先頂著弧齒自鎖的阻力滑動轉起來,然後再通過齧合齒輪運轉形成的軸向力觸發摩擦片才有足夠的限滑能力。

託森差速器與開放式差速器的區別(用理論上的簡化版、弧齒絕對自鎖的託森差速器舉例)

開放式差速器在做行星架輸入兩個太陽輪輸出的傳動工作時,如果你用手按住左邊太陽輪輸出軸,此時行星架上的行星齒輪開始自轉,然後它就要驅動右側的太陽輪變本加厲地旋轉,在原來的轉速基礎上翻一倍,這就是動力流失,開放式差速器不能抵抗你手捏左側太陽輪的阻力,差不多就是逆來順受,在哪裡跌倒就在哪裡躺下。

四驅掃盲(2)進階:託森差速器


而託森差速器做如上傳動工作時,用手按住左側太陽輪,此時行星齒輪就想要自轉,如果它自轉就必須驅動右側的太陽輪。然而,根據蝸輪不能驅動蝸桿的原理,行星齒輪是不能驅動太陽輪的,也就是它轉不起來,那麼此時託森差速器就是弧齒鎖死狀態,兩邊太陽輪不能有差速,相當於一根貫穿的剛軸,於是左側太陽輪並不會逆來順受,而是會掙脫你的手,繼續轉動。

理解託森真正的精髓

看到這裡你可能會問:照你這樣描述,這個託森差速器一點差速功能都沒有,有什麼用?汽車還怎麼轉彎呢?

回答:託森差速器就是這樣牛逼,在一側受到阻力的時候它像鎖住一樣化身剛軸,而在轉向時它又能像開放差速器一樣差速。原因就是因為受阻力使兩邊太陽輪有轉速差和轉向時兩邊出現轉速差的原因是不同的。

比如說轉向時的兩個後輪,是來自車身的擺動、轉向的需要、地面的驅動力,讓它們兩側的太陽輪,同時自願地一個加速一個減速,於是減速的這邊讓行星輪自轉,而另一側自願加速,正好滿足了行星輪自轉的要求。你可以想象成一個蝸輪連接兩個蝸桿,一個蝸桿企圖驅動蝸輪,而另一側蝸桿又正好主動轉起來滿足了蝸輪的心願。

四驅掃盲(2)進階:託森差速器


而一側太陽輪受到阻力企圖有轉速差的時候,是一廂情願,另一側不同意,所以自鎖變剛軸。當兩側太陽輪同時分別受到加減速的驅動力和阻力時,就是兩廂情願,雙方都同意,所以實現了差速。這,就是理解託森的精髓,而不是一談託森就蝸輪蝸桿然後結束。

託森差速器常見的幾種型號

託森差速器,常見的可分為如下4種:

1.託森A型

四驅掃盲(2)進階:託森差速器


這種託森差速器還比較純粹,沒有內置摩擦片,所有的限滑來自於弧齒。常見於你們看的各種託森科普視頻,然而已經很少有車使用了,常見的只有老奧迪,賓利老款歐陸,大眾老輝騰的中央差速器。

四驅掃盲(2)進階:託森差速器


託森A型的限滑原理就是上述所說的,弧齒的自鎖特性,弧齒的弧度可以改變,限滑能力也可以改變。

2.託森B型

四驅掃盲(2)進階:託森差速器


託森B型裡的齒輪都是平行的,並且加入了摩擦片。他的限滑能力一部分來自弧齒自鎖,一部分來自摩擦片。摩擦片的驅動力來自於齧合齒輪旋轉時產生的軸向力,當出現滑動轉速差時,差速器內部開始運轉,齒輪旋轉產生的軸向力推動太陽輪,通過摩擦片摩擦形成限滑效果。

四驅掃盲(2)進階:託森差速器


四驅掃盲(2)進階:託森差速器


很多偏於性能的後驅車都用這種差速器,比如豐田86斯巴魯BRZ的後橋就是託森B型,此外還有越野車比如北京B70的後橋差速器同樣是這種。

3.託森C型

四驅掃盲(2)進階:託森差速器


四驅掃盲(2)進階:託森差速器


四驅掃盲(2)進階:託森差速器


託森C型相當於一個三明治結構,其中一個太陽輪變成齒圈,齒圈套行星架套太陽輪,中間輸入內外輸出,通過空心軸依次導出。可以看到,太陽輪和齒圈不一樣大,這種結構只能用在中央差速器上,實現前後動力分配的功能。

它的限滑原理和託森B一樣,都是來自於弧齒自鎖和端面摩擦兩個方面。豐田全時四驅版的普拉多和陸地巡洋艦的中央差速器就是這種結構的託森C型。

4.新型託森

四驅掃盲(2)進階:託森差速器


它的造型比較像託森B,但它用3組6根行星齒輪實現了兩個太陽輪不等大,可見新型託森和C型一樣,它也是專門用來實現四驅車前後動力分配的,所以他只能用在中央差速器的位置。

四驅掃盲(2)進階:託森差速器


目前的C7代奧迪A6,大眾輝昂用的就是這種中央差速器(細節與圖示略有不同)

除以上4種以外,還有一些其他的託森差速器。例如有一款二合一託森,專門用來實現橫置發動機的全時四驅,不常見就不一一介紹了。

通過《四驅掃盲》的1、2兩篇,大家已經瞭解了組成四驅系統的主要部件,下一篇將詳細介紹各種四驅結構。


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