托森差速器

托森式差速器(Torsen differential)，也稱為托森式自鎖差速器，它利用蝸輪蝸桿傳動的不可逆性原理和齒面高摩擦條件，使差速器根據其內部差動轉矩(即差速器的內摩擦轉矩)的大小而自動鎖死或鬆開，即當差速器內差動轉矩較小時起差速作用，而當差速器內差動轉矩過大時差速器將自動鎖死，這樣可以有效地提高汽車的通過能力。

基本介紹

• 中文名：托森差速器
• 核心：蝸輪、蝸桿齒輪嚙合系統
• 包含結構：雙蝸輪、蝸桿結構
• 特點：牽引力自感應式扭矩分配

結構

托森差速器又稱蝸輪－蝸桿式差速器，轉矩敏感式差速器（torque-sensing differential），根據在汽車中套用部位的不同，可分為中央差速器和輪間差速器兩種。

托森中央差速器

托森中央差速器（軸間差速器）的結構如圖1所示，由差速器殼、蝸輪軸(6個)、前軸蝸桿、後軸蝸桿、和直齒圓柱齒輪(12個)、蝸輪(6個)等組成。

空心軸和差速器外殼通過花鍵相連而一同轉動。每個蝸輪軸上的中間有一個蝸輪和兩個尺寸相同的直齒圓柱齒輪。蝸輪和直齒圓柱齒輪通過蝸輪軸安裝在差速器外殼上。其中三個蝸輪與前軸蝸桿嚙合，另外三個蝸輪與後軸的蝸桿相嚙合。與前、後軸蝸桿相嚙合的蝸輪8彼此通過直齒圓柱齒輪相嚙合，前軸蝸桿和驅動前橋的差速器前齒輪軸為一體，後軸蝸桿和驅動後橋的差速器後齒輪軸為一體。

圖1 托森中央差速器

輪間差速器

托森輪間差速器的結構如圖2所示，托森輪間差速器與托森中央差速器的區別僅在於前者的輸入轉矩是經主減速器從動齒輪直接傳給差速器殼體，而不需要托森軸間差速器所具有的空心驅動軸，除此以外，其它結構完全相同。

圖2 托森輪間差速器

每個蝸輪－齒輪軸的中間有一個蝸輪，其兩側各有1個尺寸完全相同的直齒圓柱齒輪，而蝸輪－齒輪軸則安裝在差速器殼體上。左半軸蝸桿與左邊3個蝸輪相嚙合，右邊3個蝸輪與右半軸蝸桿相嚙合，而與左、右半軸蝸桿相嚙合的成對的蝸輪彼此之間則通過其兩側相互嚙合的圓柱齒輪發生聯繫。左半軸蝸桿與左半軸為一體，右半軸蝸桿與右半軸為一體。差速器殼與主減速器從動齒輪盤相聯，是差速器的動力輸入元件。差速器殼又帶動蝸輪－齒輪軸及蝸輪繞半軸蝸桿轉動，實現動力從差速器殼體到蝸桿軸進而到車輪的傳遞。

工作原理

下面以中央差速器為例說明托森差速器的工作原理：

圖3 托森差速器工作原理

汽車驅動時，來自發動機的驅動力通過空心軸2 傳至差速器殼3。然後，通過蝸輪軸6傳到蝸輪5，並傳向蝸桿9 和10，前蝸桿軸10 通過差速器齒輪軸1 將驅動力傳至前橋，後蝸桿軸9 通過後驅動軸8 將驅動力傳至後橋，從而實現前後驅動橋的驅動牽引作用。而當該差速器作為輪間差速器使用時，也可以將前蝸桿軸和後蝸桿軸分別與左、右驅動輪半軸相連線。當汽車轉向時，左右驅動輪出現轉速差，通過嚙合的直齒圓柱齒輪相對轉動，使一軸轉速加快，另一軸轉速減慢，實現差速作用。

托森差速器是利用蝸輪蝸桿傳動副的高內摩擦力矩Mr進行轉矩分配的。而內摩擦力矩Mr又取決於兩端輸出軸的相對轉速。當 兩端輸出軸的相對轉速差比較小時，後端蝸輪帶動蝸桿摩擦力亦較小，通過差速器直齒圓柱齒輪吸收兩側輸出軸的轉速差。當前軸蝸桿轉速較高時，蝸輪驅動蝸桿的摩擦力矩也較大，差速器將抑制該車輪的空轉，將輸入轉矩Mo多分配到後端輸出軸上，轉矩分配為M1=1/2(Mo-Mr)，M2=1/2(Mo+Mr)。

特點

優點

托森差速器實現了恆時、連續扭矩控制管理，它持續工作，沒有時間上的延遲，但不介入總扭矩輸出的調整，也就不存在著扭矩的損失，與牽引力控制和車身穩定控制系統相比具有更大的優越性。因為沒有傳統的自鎖差速器所配備的多片式離合器，也就不存在著磨損，並實現了免維護。純機械LSD具有良好的可靠性。

托森差速器可以與任何變速器、分動器實現匹配，與車輛其它安全控制系統ABS、TCS（Traction Control Systems，牽引力控制）、SCS（Stability Control Systems，車身穩定控制）相容。Torsen差速器是純機械結構，在車輪剛一打滑的瞬間就會發生作用，它具有線性鎖止特性。

托森式限滑差速器是一種全自動純機械式的限滑差速器，非常可靠耐用，並且反應迅速，從某些角度來說，是一種非常均衡的設計。其能夠在非常短的時間裡對驅動輪之間產生的扭矩差提供回響，調整扭矩輸出以解決輪差的問題，而且鎖止特性也非常線性，並且能夠在一個相對廣泛的扭矩範圍內進行調節，而不受到差速器殼結構空間的影響而限制作用的發揮。

缺點

但是托森式限滑差速器與其他的扭矩感應式限滑差速器相比起來結構相對複雜，重量大，造價也相對比較昂貴；同時蝸輪蝸桿傳動副的高內摩擦力矩，也增加了零件磨損，對使用壽命不利。

實際套用

中央差速器

阿爾法·羅密歐Q4四驅系統: 156, 159, Brera

奧迪quattro四驅系統:

奧迪Quattro (from 1987)

奧迪80, 奧迪S2, 奧迪RS2 Avant

奧迪 100 / 奧迪 200 / 奧迪 5000

奧迪Coupé quattro

奧迪A4 quattro, 奧迪 S4, 奧迪RS4

奧迪A5, 奧迪S5

奧迪A6, 奧迪S6, 奧迪RS6

奧迪A8, 奧迪S8

奧迪Q5

奧迪Q7

雪佛蘭TrailBlazer SS

凌志:GX、LS600h / LS600hL、LX

陸虎覽勝Range Rover L322

紳寶9-7X Aero

豐田: 豐田4runner、豐田陸地巡洋艦

中央差速器及後橋差速器

奧迪V8

前橋差速器及後橋差速器

悍馬 (軍用汽車)H1

前橋差速器

本田Integra|本田/謳歌Integra Type R

阿爾法·羅密歐: GT、147 Q2

本田喜美Si (2006-今)

福特Focus RS

日產Sentra SE-R Spec-V

羅孚200 Coupe Turbo、200 BRM/LE、220 Turbo、420 Turbo、620 Ti

本田Accord Type R

斯巴魯Impreza WRX STI

福特F-150 SVT Raptor

沃爾沃850 T5-R

後橋差速器

奧迪V8

奧迪R8

阿爾法·羅密歐: 155 Q4, 164 Q4

寶馬BMW Z3

雪鐵龍BX 4x4

標緻405 4x4

福特Ranger FX4（2002）、福特Ranger FX4（2003-2008）

本田S2000

現代Genesis Coupe

藍旗亞Delta Integrale

凌志IS-F, 凌志LFA

馬自達: MX-5（1994-2005）、RX-7、RX-8

日產 Silvia S15 SpecR

日產 Skyline R34 GTT, 25GT-X, 25GT-V

斯巴魯Impreza WRX STI (2007–2011)

豐田Celica GT-Four、豐田Supra

斯巴魯Legacy spec-B

福特Mustang Boss 302 Laguna Seca Edition

豐田86（2013）

斯巴魯BRZ（2013）