Thorsen：世代、设备和操作原理
在汽车的运动过程中，车轮受到截然不同的影响，从发动机通过变速箱产生的扭矩开始，到车辆克服急转弯时的转数差异结束。 在现代汽车中，差速器用于消除一个轴上车轮旋转的差异。
我们不会详细考虑它是什么以及它的工作原理是什么 - 有 单独的文章... 在这篇评论中，我们将考虑一种最著名的机制 - Torsen。 让我们讨论它的特点是什么，它是如何工作的，它安装在哪些汽车上，以及它的种类。 由于引入了 SUV 和全轮驱动车型，这种机制特别受欢迎。
在他们的许多四轮驱动汽车模型中，汽车制造商安装了不同的系统来沿汽车的车轴分配扭矩。 例如，对于 BMW，这是 xDrive（阅读有关此开发 这里), 梅赛德斯-奔驰 - 4Matic（它的特点是什么，有描述 另） 等等。 通常在这种系统的装置中包括具有自动锁定功能的差速器。
什么是托森差速器
Torsen 差速器是对具有蜗轮传动类型和高摩擦度的机构的一种改进。 类似的装置用于各种车辆系统，其中扭矩力从驱动轴分配到从动轴。 该装置安装在驱动轮上，可防止汽车在蜿蜒道路上行驶时轮胎过早磨损。
此外，类似的机构安装在两个车轴之间，以便将动力从动力装置传递到副车轴，使其成为领先的车轴。 在许多现代越野车车型中，中央差速器被多片摩擦离合器取代（其结构、修改和工作原理被考虑 在另一篇文章中).
Thorsen 这个名字从英文直译为“扭矩敏感”。 这种类型的设备能够自锁。 因此，自锁元件不需要额外的装置来平衡所考虑的机构的功能。 当主动轴和从动轴具有不同的转速或扭矩时，就会发生这个过程。
自锁机构的设计意味着蜗轮（从动和引导）的存在。 在驾驶者的圈子里，你可以听到卫星或半轴的名字。 这些都是该机构中使用的蜗轮的同义词。 蜗轮有一个特点——它不需要从相邻的齿轮传递旋转运动。 相反，这部分可以独立地扭转相邻的齿轮元件。 这提供了部分差速锁。
任命
因此，Torsen 差速器的目的是在两个机构之间提供高效的动力输出和扭矩分配。 如果该装置用于驱动轮，那么当一个车轮打滑时，第二个车轮不会失去扭矩，而是继续工作，为路面提供牵引力。 中央差速器也有类似的任务——当主轴的车轮打滑时，它能够阻挡并将部分动力传递给副轴。
在一些现代汽车中，汽车制造商可能会使用差速器改装，独立锁定悬挂的车轮。 由于这一点，最大功率不会传递到后桥，而是传递到具有良好牵引力的后桥。 如果机器经常克服越野条件，该变速箱组件是理想的选择。
它的位置取决于汽车的变速箱类型：
- 前轮驱动车。 在这种情况下，差速器将位于变速箱壳体中；
- 后轮驱动汽车。 在这种布置中，差速器将安装在驱动桥的桥壳中；
- 四轮驱动车辆。 在这种情况下，差速器（如果不使用多片式中央离合器作为其对应物）将安装在前后桥的桥壳中。 它将扭矩传递到所有车轮。 如果该设备安装在分动箱中，那么它将通过驱动轴提供动力输出（有关分动箱是什么的更多详细信息，请阅读 在另一则评论中).
创造历史
在该装置出现之前，自行式机动车辆的驾驶员观察到，在高速通过弯道时，机组人员的可控性有所下降。 此时，通过公共轴彼此刚性连接的所有车轮具有相同的角速度。 由于这种影响，其中一个车轮与路面失去接触（发动机使其以相同的速度旋转，路面阻止它），从而加速了轮胎磨损。
为了解决这个问题，工程师对汽车进行了下一次改装，引起了人们对由法国发明家 O. Pecker 发明的设备的关注。 它的设计中有轴和齿轮。 该机构的工作是确保扭矩从蒸汽机传递到驱动轮。
虽然在很多情况下转弯时运输变得更加稳定，但是借助该装置不可能完全消除不同角速度下的车轮打滑。 当汽车掉在湿滑的路面（冰或泥）上时，这个缺点尤为明显。
由于在铺装不良的道路上转弯时运输仍然不稳定，这经常导致道路事故的发生。 当设计师 Ferdinand Porsche 创造了一种防止驱动轮打滑的凸轮机构时，情况发生了变化。 这种机械元件已应用于许多大众汽车车型的变速箱。
带有自锁装置的差速器是由美国工程师 V. Glizman 开发的。 该机制创建于 1958 年。 这项发明由 Torsen 申请专利，至今仍沿用这个名称。 尽管设备本身最初非常有效，但随着时间的推移，出现了这种机制的几种修改或几代。 它们有什么区别，我们稍后会考虑。 现在我们将重点介绍托森差速器的工作原理。
的操作原理
大多数情况下，Thorsen 机构出现在那些不仅可以在单独的车轴上，甚至可以在单独的车轮上进行动力输出的车型中。 通常，自锁差速器也安装在前轮驱动车型上。
该机制根据以下原理工作。 变速器通过差速器将旋转传递到特定的车轮或轴。 在早期的汽车模型中，该机构能够以 50/50% (1/1) 的比例改变扭矩量。 现代改装能够将旋转力重新分配到 7/1 的比率。 即使只有一个车轮具有良好的牵引力，这也允许驾驶员控制车辆。
当滑轮的转速急剧跳跃时，机构的蜗轮被锁定。 结果，力在一定程度上被引导到更稳定的车轮上。 最新车型的防滑轮几乎失去扭矩，这可以防止汽车打滑或汽车陷入泥/雪中。
自锁差速器不仅可以安装在外国汽车上。 通常这种机制可以在国内的后轮或前轮驱动车型上找到。 在这个版本中，该车当然没有成为全地形车，但是如果在里面使用了稍微加大的车轮，离地间隙也很高（有关该参数的更多信息，请参见 在另一则评论中)，然后结合 Torsen 差速器，变速箱将使车辆能够应对中等越野条件。
2）前桥结冰：前/后扭矩比可达1 / 3.5；前轮高速打滑；
3）汽车进入弯道：扭矩分配可达3.5/1（前/后轮），前轮转得更快；
4）后轮结冰：扭矩比可达3.5/1（前/后轴），后轮打滑更快。
考虑交叉轴差速器的操作。 整个过程可以分为几个阶段：
- 齿轮箱通过主传动轴将扭矩传递给从动齿轮；
- 从动齿轮接管旋转。 所谓的载体或杯子是固定在上面的。 这些部件随从动齿轮旋转；
- 随着杯子和齿轮的旋转，旋转传递到卫星；
- 每个车轮的轴都固定在卫星上。 与这些元素一起，相应的轮子也会转动；
- 当旋转力均等地施加到差速器上时，卫星不会旋转。 在这种情况下，只有从动齿轮旋转。 卫星在杯中保持静止。 由于这个原因，来自变速箱的力被一半地分配到每个半轴上；
- 当汽车进入转弯时，半圆外侧的车轮比半圆内侧的车轮转数更多。 出于这个原因，在一个轴上有刚性连接的车轮的车辆中，会失去与路面的接触，因为在每一侧产生不同大小的阻力。 卫星的移动消除了这种影响。 除了它们与杯子一起旋转这一事实之外，这些组件还开始围绕它们的轴旋转。 这些元件的装置的特殊性在于它们的齿以锥体的形式制成。 当卫星绕其轴旋转时，一个轮子的旋转速度增加，另一个轮子的旋转速度减小。 根据车轮阻力的不同，有些汽车的扭矩重新分配比例可以达到100/0%（即旋转力只传递给一个车轮，第二个简单地自由转动）；
- 传统差速器旨在适应两个车轮之间的转速差异。 但是这个特性也是该机制的一个缺点。 例如，当汽车陷入泥泞时，驾驶员试图通过增加车轮的旋转速度来摆脱困难的路段。 但由于差速器的操作，扭矩遵循阻力最小的路径。 出于这个原因，车轮在稳定的路段上保持不动，悬挂的车轮以最大速度旋转。 为了消除这种影响，你只需要一个差速锁（这个过程有详细说明 在另一则评论中）。 如果没有锁定机构，汽车通常会在至少一个车轮开始打滑时停止。
让我们仔细看看 Torsen 差速器在三种不同的驾驶模式下是如何工作的。
直线运动
正如我们上面已经提到的，当汽车沿着道路的直线段行驶时，每个驱动桥轴上都会接收到一半的扭矩。 为此，驱动轮以相同的速度旋转。 在这种模式下，该机构类似于两个驱动轮的刚性联轴器。
卫星处于静止状态——它们只是随着机械杯旋转。 无论差速器的类型如何（锁定或自由），在这种驾驶条件下，该机构的行为都是相同的，因为两个车轮都在同一表面上并面临相同的阻力。
转弯时
内半圆的轮子在弯道中的运动比弯道外侧的轮子少。 在这种情况下，差速器的工作就体现出来了。 这是标准模式，其中触发机制以补偿驱动轮的转数差异。
当汽车发现自己处于这种情况时（这种情况经常发生，因为这种类型的交通工具不会像火车一样沿着预先铺设的轨道移动），卫星开始绕着它们自己的轴转动。 在这种情况下，不会失去与机构主体和半轴齿轮的连接。
由于车轮不会失去牵引力（轮胎和道路之间的摩擦力相等），扭矩继续以 50% 到 50% 的相同比例流向设备。 这种设计的特殊之处在于，在车轮的不同旋转速度下，与以较低速度运行的第二个相比，旋转得更快的车轮需要更多的动力。
由于设备操作的这种平衡，施加在纺车上的阻力被消除了。 在驱动轴刚性联轴器的型号中，这种影响无法消除。
滑倒时
当汽车的一个车轮开始打滑时，自由差速器的质量就会下降。 例如，当车辆遇到泥泞的土路或部分结冰的路段时，就会发生这种情况。 由于道路不再抵抗半轴的旋转，动力被转移到自由轮。 当然，这种情况下的牵引力也会消失（一个车轮在稳定的表面上保持静止）。
如果机器中安装了自由对称差速器，那么在这种情况下，牛顿/米仅以相等的比例分布。 因此，如果一个轮子上的牵引力消失（它的自由旋转开始），第二个轮子就会自动失去它。 车轮不再紧贴路面，汽车减速。 如果在冰上或泥泞中停车，车辆将无法从原位移动，因为在起步时车轮会立即打滑（取决于道路状况）。
这正是自由差速器的主要缺点。 当失去牵引力时，内燃机的所有动力都会流向悬挂的车轮，它只会无用地转动。 当牵引力稳定的车轮失去牵引力时，Thorsen 机构通过锁定来消除这种影响。
装置及主要零件
Torsen 改装设计包括：
- 贝壳或杯子... 该元件从最终传动轴（安装在杯子中的从动齿轮）接收牛顿/米。 车身有两个半轴，卫星连接到它们；
- 半轴向齿轮（也称为太阳齿轮）... 每一个都是为其车轮的半轴设计的，并通过它们上的花键和轴/半轴传递旋转；
- 左右卫星... 一方面，它们连接到半轴齿轮，另一方面，连接到机构的主体。 制造商决定在 Thorsen 差速器中放置 4 颗卫星；
- 输出轴。
自锁 Thorsen 差速器是最先进的机构类型，可在车桥轴之间重新分配扭矩，但同时可防止悬挂轮无用旋转。 奥迪 Quattro 全轮驱动系统以及知名汽车制造商的车型均采用了此类改装。
自锁差速器 Thorsen 的类型
对 Thorsen 差速器进行修改的设计师已经创建了三种类型的这些机制。 它们的设计各不相同，旨在用于特定的车辆系统。
所有设备型号都标有 T。根据类型，差速器将有自己的执行部件布局和形状。 这反过来又会影响机制的效率。 如果放置在错误的组件中，零件将很快失效。 出于这个原因，每个单元或系统都依赖于自己的差异。
这是每种类型的 Torsen 差速器的用途：
- T1... 它用作交叉轴差速器，但可以安装它以重新分配轴之间的力矩。 阻塞程度小，设置晚于下一次修改；
- T2... 安装在驱动轮之间，如果车辆配备四轮驱动，则安装在分动箱中。 与之前的版本相比，该机制的阻塞发生得更早一些。 这种类型的设备更常用于民用车型。 此类别中还有一个 T2R 修改。 该机构的部件能够承受更大的扭矩。 因此，它只安装在动力强劲的汽车上。
- T3... 与之前的版本相比，这种类型的设备尺寸更小。 该设计功能允许您更改节点之间的取力比。 因此，该产品仅安装在车桥之间的分动箱中。 在配备 Torsen 差速器的全轮驱动中，沿车轴的扭矩分配将根据路况而变化。
每种类型的机制也称为代。 让我们考虑一下它们各自的设计特点。
托森微分的世代
第一代 (T1) 的工作原理和设备已在前面讨论过。 在设计中，蜗轮副由连接到驱动桥轴的卫星和齿轮表示。 卫星通过斜齿与齿轮啮合，其轴线垂直于每个半轴。 卫星通过直齿相互啮合。
这种机制允许驱动轮以自己的速度旋转，从而消除转弯时的阻力。 当一个轮子开始打滑时，蜗杆副被楔入，该机构试图将更多的扭矩传递给另一个轮子。 这种改装是最强大的，因此经常用于特种车辆。 它能够传递高扭矩并具有高摩擦力。
第二代托尔森差分（T2）在卫星排列上与之前的修改有所不同。 它们的轴不是垂直定位，而是沿着半轴定位。 机构主体上有特殊的凹口（口袋）。 他们安装了卫星。 当该机构解锁时，会触发成对的卫星，它们具有斜齿。 这种修改的特点是摩擦力较低，机构的阻塞发生较早。 如前所述，这一代拥有更强大的版本，用于配备高性能发动机的车辆。
在结构上，这种修改在参与类型上与标准类似物不同。 该机构设计为花键联轴器，其外侧有斜齿。 该离合器接合太阳齿轮。 根据路况，这种结构具有可变的接合部件之间的摩擦力指数。
至于第三代（T3），这个机制是行星式结构。 驱动齿轮与卫星平行安装（它们有斜齿）。 半轴齿轮具有斜齿排列。
在他们的模型中，每个制造商都以自己的方式使用这几代机制。 首先要看汽车应该具备什么特性，比如是需要插电式全轮驱动还是每个轮子单独分配扭矩。 为此，在购买车辆之前，有必要弄清楚汽车制造商在这种情况下使用了哪些差速器改装，以及如何操作。
差速锁托森
通常自锁机构的工作原理类似于标准差速器——它消除了从动轮转速的差异。 该设备仅在紧急情况下被阻止。 这种情况的一个例子是其中之一在不稳定的表面（冰或泥）上滑倒。 这同样适用于阻挡轴间机构。 此功能允许驾驶员在没有帮助的情况下离开困难的路段。
当发生堵塞时，多余的扭矩（悬挂的车轮无用地旋转）被重新分配到具有最佳抓地力的车轮（该参数由该车轮的旋转阻力决定）。 轴间阻塞也会发生相同的过程。 悬挂轴减少牛顿/米，抓地力最好的那个开始工作。
Thorsen 差速器在什么车上
世界著名的汽车制造商积极使用自锁机构的经过深思熟虑的修改。 该清单包括：
- 本田;
- 丰田;
- 斯巴鲁;
- 奥迪；
- 阿尔法罗密欧；
- 通用汽车（几乎在所有悍马车型中）。
这不是整个列表。 大多数情况下，全轮驱动汽车配备了自锁差速器。 有必要与卖家核实其可用性，因为默认情况下，将扭矩传输到两个轴的变速器并不总是配备此机制。 例如，可以安装多片摩擦或粘滞离合器来代替该装置。
此外，这种机制更有可能安装在具有运动特性的汽车上，即使它是前轮或后轮驱动车型。 标准的前轮驱动汽车没有配备差速锁，因为这样的汽车需要一定的运动驾驶技能。
优点和缺点
因此，Thorsen 型差速器旨在帮助驾驶员在没有任何人帮助的情况下克服困难的路段。 除了这个优点，该设备还有几个优点：
- 它总是在紧急情况下以最大的精度工作；
- 使变速器在不稳定路面上平稳运行；
- 在工作过程中，不会发出外来噪音，从而降低旅途中的舒适度（前提是机构处于良好状态）；
- 该装置的设计使驾驶员无需控制车轴或单个车轮之间的扭矩重新分配过程。 即使车辆的车载系统有多种传输模式，阻塞本身也会自动发生；
- 扭矩重新分配的过程不影响制动系统的效率；
- 如果驾驶员按照制造商的建议操作车辆，则差速机构不需要任何特殊维护。 一个例外是需要监控变速箱曲轴箱中的润滑油液位，以及需要更换机油（更换间隔由车辆制造商指定）；
- 当安装在前轮驱动的汽车上时，该机构使车辆更容易启动（主要是避免驱动轮发生故障），并且对驾驶员轮流动作的反应更加清晰。
尽管这种机制有许多积极的方面，但它也并非没有缺点。 他们之中：
- 设备价格高。 其原因是结构的生产和组装的复杂性；
- 由于变速箱中出现了一个附加单元，其中形成了很小的阻力（齿轮之间的摩擦），因此配备类似机构的机器将需要更多的燃料。 在某些条件下，这辆车会比它的只有一个驱动桥的同类更贪婪；
- 效率低；
- 由于其设备中有大量的齿轮部件，因此出现楔形零件的可能性很高（这通常是由于产品质量差或维护不及时造成的）；
- 运转过程中，机构发热很大，因此，传动采用特殊润滑剂，在高温条件下不会劣化；
- 负载部件磨损严重（取决于锁驱动的频率和驾驶员在克服越野过程中使用的驾驶方式）；
- 汽车在与其他车轮不同的一个车轮上运行是不可取的，因为这种差异对机构造成负载，这会导致其某些部件的加速磨损。
前轮驱动车辆的现代化值得特别关注（自由差速器被自锁块取代）。 尽管汽车在转弯时变得更加敏捷，但在强烈加速的时刻，汽车对路面很敏感。 此时，汽车变得“紧张”，被拉到松软的路面上，驾驶员需要更加集中注意力，更加主动转向。 与工厂设备相比，这种改装在长途旅行中不太舒服。
遇到紧急情况，这样的车就没有原厂版那么听话，也没有那么可预见性。 那些决定进行这种现代化改造的人从他们自己的经验中了解到，这些变化允许应用运动驾驶技能。 但如果它们不存在，那么您不应该对汽车进行此类改进。 它们的效果仅在运动模式或泥泞的乡村道路上有用。
另外，驾驶者除了安装自锁机构外，还必须正确调整汽车的其他参数，才能感受到驾驶的爽快。 否则，汽车将表现得像一辆 SUV，这在经常使用这种交通工具的条件下是不必要的。
在评论的最后，我们提供了一个关于 Thorsen 自锁差速器的工作及其创建历史的附加视频：
问题与解答：
Torsen 差速器如何工作？ 该机构感应到其中一个车轮失去牵引力的瞬间，由于扭矩差异，差速齿轮啮合，一个车轮成为主车轮。
Torsen 差速器与传统差速器有何不同？ 传统差速器为两个车轮提供均匀的牵引力分布。 当一个车轮打滑时，第二个车轮的牵引力就会消失。 Thorsen 打滑时，会将扭矩重定向到负载的车桥轴。
托森在哪里使用？ 交叉轴自锁差速器，以及连接第二轴的轴间机构。 这种差速器广泛用于全轮驱动车辆。
