Torsen这个名字的由来取Torque-sensing Traction——感觉扭矩牵引,Torsen的核心是蜗轮、蜗杆齿轮啮合系统,从Torsen差速器的结构视图中可以看到双蜗轮、蜗杆结构,正是它们的相互啮合互锁以及扭矩单向地从蜗轮传送到蜗杆齿轮的构造实现了差速器锁止功能,这一特性限制了滑动。在在弯道正常行驶时,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。而当一侧车轮打滑时,蜗轮蜗杆组件发挥作用,通过托森差速器或液压式多盘离合器,极为迅速地自动调整动力分配。
『托森差速器-结构图』
当车辆正常行驶的时候,差速器壳P转动,同时带动蜗杆3和4转动,此时3和4之间没有相对转动,于是红色的1轴和绿色的2轴以同一个速度旋转。而当一侧车轴遇到较大的阻力而另一侧车轴空转的时候,例如红色车轴遇到较大的阻力,则一开始它静止不动,而差速器壳还在旋转,于是带动蜗杆齿轮4沿着红色轴滚动,4滚动的同时又带动3旋转,但是3与绿色的车轴2有自锁的效果,所以3的转动并不能带动绿色车轴2转动,于是3停止转动,同时又使得4也停止转动,于是4只能随着差速器壳的转动带动红色车轴旋转,即将扭矩分配给了红色车轴,车辆脱困。
最核心的装置就是中央扭矩感应自锁式差速器,它可以根据行驶状态使动力输出在前后桥间以25:75~75:25连续变化,而且反应十分迅速,几乎不存在滞后(扭矩感应自锁式差速器的特点在前面也详细分析过),而且有电子稳定程序的支持,更进一步提高了动力分配的主动性
托森差速器的结构
一
托森差速器结构图
1-差速器壳;2-直齿轮轴;3-半轴;4-直齿轮;5-主减速器从动齿轮;6-蜗轮;7-蜗杆(两个)
托森差速器的结构:差速器壳、蜗轮轴(6个)、前轴蜗杆、后轴蜗杆、和直齿圆柱齿轮(12个)、蜗轮(6个)等组成。空心轴和差速器外壳通过花键相连而一同转动。每个蜗轮轴上的中间有一个蜗轮和两个尺寸相同的直齿圆柱齿轮。蜗轮和直齿圆柱齿轮通过蜗轮轴安装在差速器外壳上。其中三个蜗轮与前轴蜗杆啮合,另外三个蜗轮与后轴的蜗杆相啮合。与前、后轴蜗杆相啮合的蜗轮8彼此通过直齿圆柱齿轮相啮合,前轴蜗杆和驱动前桥的差速器前齿轮轴为一体,后轴蜗杆和驱动后桥的差速器后齿轮轴为一体。
·利用蜗杆传动的不可逆性原理和齿面高摩擦条件,使差速器根据其内部差动转矩的大小而自动锁死或松开,即在差速器内差动转矩较小时起差速作用,而过大时自动将差速器锁死,有效地提高了汽车通过性。
·奥迪80和奥迪90全轮驱动轿车的前、后轴间的差速器采用了这种新型的托森差速器。发动机输出的 转矩经输入轴l输入变速器,经相应档位变速后,由输出轴(空心轴)输入到托森差速器的外壳,经托森差速器的差速作用,一部分转矩通过差速器齿轮轴传至前桥,另一部分转矩通过驱动轴凸缘盘传至后桥,实现前、后轴同时驱动和前、后轴转矩的自动调节。
托森差速器的工作原理:
·当汽车驱动时,来自发动机的动力通过空心轴传至差速器外壳,差速器外壳通过蜗轮轴传到蜗轮,再传到蜗杆。前轴蜗杆通过差速器前齿轮轴将动力传至前桥,后轴蜗杆通过差速器后齿轮轴传至后桥,从而实现前、后驱动桥的驱动牵引作用。
·当汽车转弯时,前、后驱动轴出现转速差,通过啮合的直齿圆柱齿轮相对转动,使一轴转速加快,另一轴转速下降,实现差速作用。
·托森差速器的转矩分配原理
1)托森差速器是利用蜗轮蜗杆传动副的高内摩擦力矩Mr进行转矩分配的。而Mr又取决于两端输出轴的相对转速。当 n1、n2 转速差比较小时,后端蜗轮带动蜗杆摩擦力亦较小,通过差速器直齿圆柱齿轮吸收两侧输出轴的转速差。当前轴蜗杆山较高时,蜗轮驱动蜗杆的摩擦力矩也较大,差速器将抑制该车轮的空转,将输入转矩Mo多分配到后端输出轴上,转矩分配为M1=1/2(Mo-Mr),M2=1/2(Mo+Mr)。
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