Quattro的核心部件——“托森差速器－托森差速器

happymc

说到轿车上的四驱系统，我们第一时间很容易会想到奥迪的“quattro”全时四驱，除了奥迪厂家极力的宣传之外，其核心部件“托森差速器”更是使得“quattro”拥有如此大名的主要原因。那到底什么是“托森差速器”呢？又是什么让它在种类繁多、层出不穷的四驱系列中保持与众不同？



    在说托森差速器之前，我们先大概说一下差速器。每辆汽车都要配备有差速器，普通差速器的作用是在车辆转弯时使左右车轮拥有不同的转速，保证各个车轮都不出现滑动，也就是在弯道时对里外车轮输出不同的转速以保持平衡。但是普通差速器有一个缺点，由于机械结构的原因，如果某一侧车轮出现打滑，那所有的动力都会传给打滑的车轮，使车辆丧失驱动力。为了解决这个问题，汽车工程师们给差速器增加了锁止装置，切断向打滑的车轮传输驱动力，把大部分的驱动力传给与路面正常接触、拥有足够摩擦力的车轮。这个锁止装置一般称为差速器锁。

    四轮驱动系统的基本构成应该具有3个差速器，它们分别控制着前轴两轮、后轴两轮、前后驱动轴之间的扭矩分配。正常来讲，这3个差速器都应该带有差速器锁，保证在湿滑路面轮胎发生打滑时驱动轮始终保持有充足的扭矩输出从而在恶劣路况获得良好的操控。世界上的差速器锁有好几种形式，像奔驰G越野车就有前、后和中央三个可以完全锁死的机械差速器锁，很多不专门用于越野车的四驱大部分采用电子差速器锁，就是将打滑车轮制动刹死。相比与这些差速器，我们今天要说的托森差速器具备自己独有的特点—自锁。


    托森是Torsen的音译，这个名字取自Torque-sensing Traction的单词头几个字母的组合。其专业意思是：牵引力自感应式扭矩分配。从字面意思就可以理解：它可以根据各个车轮对牵引力的需求而分配扭矩输出。最为难得可贵的是：这样的分配完全靠机械装置来完成，反应迅速而准确。
托森差速器的核心是蜗轮、蜗杆齿轮啮合系统，它的扭矩分配就是通过啮合系统的自锁功能实现的。



初期的托森差速器


    托森差速器主要由蜗杆行星齿轮，差速器壳体，前输出轴和后输出轴四套大部件组成。发动机输出的动力直接用来驱动托森差速器的壳体（途中的动力输入齿轮与壳体相连），壳体的转动会带动三组蜗杆行星齿轮转动，行星齿轮与壳体之间是由直齿连接的，与前后输出轴之间是由蜗杆连接的。这样动力可以顺利的通过行星齿轮分配给前后输出轴从而能够驱动前后车桥。正是因为行星齿轮的蜗杆设计，让它具备了一个自锁死功能。一旦某一车轮遇到较大阻力时，托森差速器会向这个车轮传输更大的动力。

    在弯道行驶没有车轮打滑时，前、后差速器的作用是传统差速器，蜗杆齿轮不影响半轴输出速度的不同。如车向左转时，右侧车轮比差速器快，而左侧速度低，左右速度不同的蜗轮能够严密地匹配同步啮合齿轮。此时蜗轮蜗杆并没有锁止，因为扭矩是从蜗轮到蜗杆齿轮，这一方向动力传输畅通无阻。
　　当左侧车轮出现打滑时，传统差速器将会把动力传输到左轮，使发动机动力再大也只能白白消耗。而托森差速器就不同了，此时快速旋转的左侧半轴将驱动左侧蜗杆，并通过同步啮合齿轮驱动右侧蜗杆，当蜗杆驱动蜗轮时，它们就会锁止，左侧蜗杆和右侧蜗杆实现互锁，保证了非打滑车轮具有足够的牵引力。

    Torsen差速器用在全时四驱系统上，牵引力被分配到了每个车轮，于是就有了良好的弯道、干/湿路面驾驶性能。托森中央差速器确保了前后轮均一的动力分配。如轮胎遇到冰面等摩擦力缺失的路面时，系统会快速做出反应，大部分的扭矩会转向转速慢的车轮，也就是还有抓地力的车轮。
托森差速器的锁止介入没有时间上的延迟，也不会消耗总扭矩数值的大小，它没有传统锁止差速器所配备的多片式离合器，磨损非常小，可以实现了免维护。
除了本身性能上的优势，托森差速器还具备其他方面的优势，比如它可以与很多常用变速器、分动器实现匹配，与车辆上ABS、TCS、ESP等电子设备共容，相辅相成的为整车安全和操控服务。
但是托森差速器还有两个难以解决的问题，一是造价高，所以一般托森差速器都用在高档车上；而是重量太大，装上它后对车辆的加速性是一份拖累。



托森C差速器


    在80年代初的汽车拉力赛上，奥迪quattro赛车的巨大成功让“托森差速器”名声越来越大，到现在为止，它作为一种主流的差速器用在汽车上时间也超过了20年。不过由于它的机械稳定性很出众，多年以来发展并不快，目前只是发展到第三代“托森C”。新的C代托森差速器普遍用在了奥迪B7代的RS4、S8和Q7的“Quattro”全时四驱系统上。新的托森中央差速器最大的变化是前后扭矩分配比一般控制在40:60,前轴扭矩比重可在15％到65％之间变动，后轴扭矩比重可在35％到85％之间变动。

    作为最主要的四驱轿车生产商，奥迪一直在坚持使用托森差速器，除了A3和TT之外，其他所有奥迪车的“quattro”使用的都是托森中央差速器。但是托森差速器并不是只用在奥迪车上，现在使用托森差速器的公司越来越多，有福特、通用、丰田、马自达、路虎、大众以及雷克萨斯等公司。只是前、后、中央的使用位置不同，用的也不是同一代。

    总之，托森差速器是一个很精密很富创造力的发明，从诞生但现在，它一直保持着纯机械的特质。在各大汽车厂商迅速、不断推出各种电子设备装置的今天，它却能一直保持着在很多方面的领先，这不得不让我们对“托森差速器”以及它的设计师充满敬佩。

bianjiang

学习了，以前一直听说这技术，但没这么详细的了解过

happymc

其实这就相当于前后轴之间加了一个差速器，配合前后轴各自的差速器就可以将驱动力准确的输出到每个车轮。
国产车也有使用托森车速器的越野车，猜猜？

市场经济的眼光

对机械控制的深入研究到制作堪称完美；
也是Quattro 引以自豪的地方；

龙行于天下

东风猛士也是用托森差速器！现在发明这种差速器的公司被丰田买了，产品已经发展了至少3代！

happymc

东风猛士也是用托森差速器！现在发明这种差速器的公司被丰田买了，产品已经发展了至少3代！
龙行于天下 发表于 8-9-2010 20:24

    回答正确，东风猛士EQ2050用的就是托森

feiyang777

不错，之前看到过介绍奥迪Quattro系统的。。

306363587

托森差速器只是当做奥迪的中间差速器~大多数奥迪的车系前后还都是开放式的差速器~所以前后各有一个轮子打滑的时候~托森也无能为力了~

cnwd0331

回复 1# happymc


    学习了，谢谢楼主，但我对限滑差速器还是不是很明白。

zht_zinan

写的很好，但是其中还是很多地方不理解。

xiyouzi713

奥迪也有电子控制，集成了EDL电子差速锁。会监测四个车轮的转速，当某个车轮因失去抓地而空转时，EDL便会通过ABS给空转的车轮制动，使得扭矩通过普通的差速器传递到另一侧不打滑的车轮，相当于电子防滑控制。

习惯单手打方向

还是钟爱奥迪

sagaN

好文一篇，赞一个~