Thorsen：世代、設備和工作原理
在駕駛汽車的過程中，車輪會受到各種各樣的影響，從發動機通過變速器產生的扭矩，到車輛克服急轉彎時的速度差。 在現代汽車中，差速器用於消除同一軸上車輪的旋轉差異。
我們不會詳細考慮它是什麼以及它的工作原理是什麼 - 有 單獨的文章。 在這篇評論中，我們將考慮最著名的機制之一 - 托森（Torsen）。 讓我們討論一下它的特點是什麼，它是如何工作的，它安裝在哪些汽車上，以及它有哪些種類。 由於 SUV 和全輪驅動車型的引入，這種機制特別受歡迎。
在許多全輪驅動車輛模型中，汽車製造商安裝了不同的系統，沿著汽車的軸線分配扭矩。 例如，寶馬有 xDrive（閱讀有關此開發的信息 這裡）、奔馳有4Matic（有什麼奇特之處描述一下 另） 等等。 通常，此類系統的裝置包括具有自動鎖定功能的差速器。
什麼是托森差速器
托森差速器是蝸輪式和高摩擦機構的改進之一。 類似的裝置用於各種車輛系統中，其中扭矩力從驅動軸分配到從動軸。 該裝置安裝在驅動輪上，可以防止汽車在蜿蜒的道路上行駛時輪胎過早磨損。
此外，類似的機構安裝在兩個車軸之間，以便將動力從動力裝置傳遞到副軸，使其成為主導軸。 在許多現代越野車車型中，中央差速器被多片摩擦離合器取代（其裝置、修改和工作原理均已考慮） 在另一篇文章中).
Thorsen 這個名字從英語字面意思翻譯過來就是“扭矩敏感”。 這種類型的設備能夠自我阻止。 因此，自鎖元件不需要額外的裝置來平衡相關機構的功能。 當驅動軸和從動軸具有不同的轉速或扭矩時，就會發生此過程。
自鎖機構的設計意味著蝸輪（從動和引導）的存在。 在駕車者的圈子裡，你可以聽到衛星或半軸的名字。 所有這些都是該機構中使用的蝸輪的同義詞。 蝸輪有一個特點——它不需要傳遞相鄰齒輪的旋轉運動。 相反，該部分可以獨立地旋轉相鄰的齒輪元件。 這確保了部分差速鎖。
任命
因此，托森差速器的目的是在兩個機構之間提供高效的動力輸出和扭矩分配。 如果該裝置用於驅動輪，那麼當一個車輪打滑時，第二個車輪不會失去扭矩，而是繼續工作，提供牽引力。 中央差速器也有類似的任務——當主軸的車輪打滑時，它能夠阻擋並將部分動力傳遞給副軸。
在一些現代汽車中，汽車製造商可以使用差速器的改進，獨立地阻止懸掛的車輪。 因此，最大動力不會傳遞到打滑的軸，而是傳遞到具有良好抓地力的軸。 如果汽車經常征服越野，那麼該傳動部件是理想的選擇。
它的位置取決於汽車的變速箱類型：
- 前輪驅動汽車。 在這種情況下，差速器將位於變速箱殼體內；
- 後輪驅動汽車。 在這種佈置中，差速器將安裝在驅動橋的橋殼內；
- 全輪驅動運輸。 在這種情況下，差速器（如果不使用多片中央離合器作為其類似物）將安裝在前軸和後軸的車軸主體中。 它將扭矩傳遞到所有車輪。 如果該設備安裝在分動箱中，則它將從驅動軸提供動力輸出（有關什麼是分動箱的更多信息，請閱讀 在另一則評論中).
創造歷史
在該裝置出現之前，自行式機動車輛的駕駛員在高速過彎時觀察到乘員的可控性下降。 此時，所有通過公共軸剛性連接的車輪都具有相同的角速度。 由於這種效應，其中一個車輪失去了與路面的接觸（發動機使其以相同的速度旋轉，而路面阻止了這種情況），從而加速了輪胎的磨損。
為了解決這個問題，開發汽車定期改裝的工程師們注意到了法國發明家 O. Pekker 發明的裝置。 其設計包括軸和齒輪。 該機構的運行是為了確保扭矩從蒸汽機傳遞到驅動輪。
儘管在許多情況下車輛在轉彎時變得更加穩定，但使用該裝置不可能完全消除不同角速度下的車輪打滑。 當汽車跌落在濕滑路面（冰或泥）上時，這一缺點尤其明顯。
由於在覆蓋率較差的道路上轉彎時，交通仍然不穩定，常常導致交通事故。 當設計師費迪南德·保時捷發明了一種防止驅動輪打滑的凸輪機構時，情況發生了變化。 這種機械元件已應用於許多大眾車型的變速箱中。
帶有自鎖裝置的差速器是由美國工程師V.格利茲曼開發的。 該機制創建於1958年。 該發明已獲得托森的專利，並且仍然沿用這個名稱。 儘管該裝置本身最初非常有效，但隨著時間的推移，該機制出現了幾次修改或幾代。 它們有什麼區別，我們稍後會考慮。 現在讓我們重點關注托爾森差速器的工作原理。
的操作原理
最常見的是，托森機構出現在那些動力輸出不僅可以在單獨的車軸上進行，而且還可以在單獨的車輪上進行的車型中。 通常，自鎖差速器也安裝在前輪驅動車型上。
該機制根據以下原理工作。 變速器通過差速器將旋轉傳遞到特定的車輪或車軸。 在早期的汽車模型中，該機構能夠以 50/50% (1/1) 的比例改變扭矩量。 現代改進能夠重新分配旋轉力，比例高達 7/1。 得益於此，即使只有一個車輪具有良好的抓地力，駕駛員也可以控制汽車。
當打滑輪的速度急劇跳動時，該機構的蜗杆式齒輪被擋住。 因此，力在一定程度上轉移到更穩定的車輪上。 最新汽車中的旋轉車輪幾乎失去扭矩，這可以防止汽車打滑或汽車陷入泥/雪中。
自鎖差速器不僅可以安裝在國外汽車上。 這種機制通常可以在國產後輪或前輪驅動車型上找到。 在這種設計中，汽車當然不會成為全地形車，但如果它使用稍微加大的車輪並且離地間隙較高（更多關於此參數的描述） 在另一則評論中），然後與托森差速器相結合，變速箱將使運輸工具能夠應對溫和的越野條件。
2）前軸結冰：前後扭矩比可達1/3.5，前輪空轉速度較高；
3）車輛進入轉彎：扭矩分配可達3.5/1（前/後），前輪轉彎速度更快；
4）後輪結冰：扭矩比可達3.5/1（前/後軸），後輪旋轉更快。
考慮跨軸差速器的操作。 整個過程可以分為幾個階段：
- 變速箱通過主傳動軸將扭矩傳遞給從動齒輪；
- 從動齒輪接管旋轉。 所謂的載體或杯子固定在其上。 這些部件隨從動齒輪一起旋轉；
- 當杯子和齒輪旋轉時，旋轉會傳遞給衛星；
- 每個車輪的軸都固定在衛星上。 與這些元件一起，相應的輪子也旋轉；
- 當旋轉力均勻地施加到差速器上時，衛星將不會旋轉。 在這種情況下，只有從動齒輪旋轉。 衛星在杯中保持靜止。 因此，來自變速箱的動力被一半分配到每個車軸；
- 當汽車進入轉彎時，半圓外側的車輪比半圓內側的車輪轉數更多。 因此，在同一車軸上具有剛性連接車輪的車輛中，由於兩側產生的阻力不同，因此會失去與路面的接觸。 這種效應可以通過衛星的運動來消除。 除了隨杯子旋轉之外，這些組件還開始繞其自身的軸旋轉。 這些元件的裝置的特殊性在於它們的齒被製成圓錐體的形式。 當衛星繞其軸旋轉時，一個輪子的旋轉速度會增加，而另一個輪子的旋轉速度會減小。 根據車輪阻力大小的差異，某些汽車中扭矩的重新分配可以達到 100/0% 的比率（即旋轉力僅傳遞到一個車輪，第二個車輪簡單地自由旋轉） ;
- 傳統的差速器被設計成提供兩個車輪的旋轉速度差。 但這個特點也是該機制的一個缺點。 例如，當汽車陷入泥濘時，駕駛員試圖通過提高車輪的旋轉速度來駛出困難路段。 但由於差速器起作用，扭矩遵循阻力最小的路徑。 因此，穩定路段上的車輪保持不動，懸掛的車輪以最大速度旋轉。 為了消除這種影響，需要差速鎖（這個過程詳細描述 在另一則評論中）。 如果沒有鎖定機構，汽車通常會在至少一個車輪開始打滑時停下來。
讓我們仔細看看托森差速器在三種不同駕駛模式下的工作原理。
直線運動
正如我們上面已經提到的，當汽車沿著直線路段行駛時，一半的扭矩被提供給每個前橋軸。 因此，驅動輪以相同的速度旋轉。 在這種模式下，該機構類似於兩個驅動輪的剛性聯軸器。
衛星處於靜止狀態 - 它們只是隨機械杯旋轉。 無論差速器類型如何（鎖定式或自由式），在這種駕駛條件下，該機構都會表現相同，因為兩個車輪位於同一表面上，並遇到相同的阻力。
轉彎時
轉彎時，內半圓的車輪比轉彎外側的車輪移動量較小。 在這種情況下，差速器的作用就體現出來了。 這是一種標準模式，其中啟動機制來補償驅動輪的速度差異。
當汽車發現自己處於這種情況時（這種情況經常發生，因為這種類型的運輸不像火車那樣沿著預先鋪設的軌道移動），衛星開始繞自己的軸旋轉。 在這種情況下，機構主體和半軸齒輪的連接不會丟失。
由於車輪不會失去牽引力（輪胎和路面之間同樣存在摩擦力），因此扭矩繼續以 50% 至 50% 的相同比例流向設備。 這種設計的特殊之處在於，在車輪的不同旋轉速度下，旋轉較快的車輪需要比速度較低的第二個車輪更多的動力。
由於設備操作的這種平衡，消除了紡車上出現的阻力。 在前半軸剛性綁定的模型中，無法消除這種影響。
滑倒時
當汽車的一個車輪開始打滑時，自由差速器的質量就會下降。 例如，當車輛進入泥濘的土路或部分結冰的路段時，就會發生這種情況。 由於道路不再阻礙車軸的旋轉，因此動力被轉移至自由輪。 當然，在這種情況下，牽引力也會消失（一個車輪位於穩定的表面上，保持靜止）。
如果汽車中安裝了自由對稱差速器，則在這種情況下牛頓/米僅按相等比例分佈。 因此，如果一個輪子上的推力消失（其自由旋轉開始），第二個輪子會自動失去它。 車輪不再抓地，汽車速度減慢。 如果在冰上或泥濘中停車，車輛將無法移動，因為起步時車輪會立即打滑（取決於道路狀況）。
這正是自由差速器的主要缺點。 當失去牽引力時，內燃機的所有動力都會傳遞到懸掛的車輪上，車輪就會毫無用處地旋轉。 當具有穩定牽引力的車輪失去牽引力時，Thorsen 機構會通過鎖定來抵消這種影響。
裝置及主要零件
托森修改設計包括：
- 貝殼或杯子。 該元件從最終傳動軸（安裝在杯中的從動齒輪）接收牛頓/米。 外殼內有兩個軸，連接衛星；
- 半軸齒輪（又名太陽齒輪）。 它們各自針對其車輪的半軸而設計，並通過其上的花鍵和車軸/半軸傳遞旋轉；
- 左右衛星。 一方面，它們連接到側齒輪，另一方面連接到機構外殼。 在Thorsen差速器中，製造商決定放置4顆衛星；
- 輸出軸。
帶自鎖功能的托森差速器是最先進的機構類型，可在車軸之間重新分配扭矩，同時防止懸掛車輪無用的旋轉。 此類改裝應用於奧迪的 Quattro 全輪驅動以及知名汽車製造商的車型中。
托森自鎖差速器的類型
設計人員對托森差速器進行修改，創造了三種類型的機構。 它們的設計各不相同，並且設計用於特定的車輛系統。
所有裝置型號都標有T標記，根據類型的不同，差速器將有其自己的執行部件的佈局和形狀。 這反過來又影響了該機制的效率。 如果將其放置在錯誤的節點中，部件很快就會失效。 因此，每個單元或系統都有自己的差異。
以下是每種類型托森差速器的用途：
- T1。 它用作輪間差速器，但可以安裝它以重新分配車軸之間的力矩。 有小程度的阻塞並且搶占晚於下一次修改；
- T2。 如果車輛配備全輪驅動，它安裝在驅動輪之間以及分動箱中。 與之前的版本相比，該機制鎖定得更早一些。 此類裝置多用於民用車型上。 在這個類別中，還有T2R的改型。 該機構的部件能夠承受更大的扭矩。 因此，它只安裝在動力強勁的汽車上。
- T3。 與以前的版本相比，這種類型的設備尺寸更小。 該設計功能允許您更改節點之間的取力器比率。 因此，該產品僅安裝在車軸之間的分動箱中。 在配備托森差速器的全輪驅動中，沿車軸的扭矩分配將根據路況而變化。
每種類型的機制也稱為一代。 考慮它們各自的設計特點。
幾代托森差速器
前面討論了第一代（T1）的工作原理和設備。 在設計中，蜗杆副由連接到引導軸的衛星和齒輪表示。 衛星通過斜齒與齒輪嚙合，其軸線垂直於每個車軸。 衛星相互之間的離合是通過直齒進行的。
該機構允許驅動輪以自己的速度旋轉，從而消除轉彎時的阻力。 當其中一個輪子開始打滑時，蜗杆副被楔入，該機構試圖將更多扭矩傳遞到另一個輪子。 這種改裝的威力最大，因此常用於特種車輛。 它能夠傳遞高扭矩並具有高摩擦力。
第二代差分托爾森（T2）與之前的修改不同之處在於衛星的位置。 它們的軸不是垂直放置，而是沿著半軸放置。 機構外殼上有特殊的凹槽（口袋）。 他們有衛星。 當該機構解鎖時，成對的衛星被激活，衛星具有斜齒。 這種修改的特點是摩擦力更低，機構鎖定更早。 正如前面提到的，這一代有一個更強大的版本，用於配備高性能發動機的汽車上。
從結構上講，這種修改與標準版本的不同之處在於嚙合類型。 該機構設計有花鍵離合器，其外側有斜齒。 該離合器接合太陽輪。 根據路況，該設計在接合部件之間具有可變的摩擦力。
至於第三代（T3），該機構採用行星結構。 驅動齒輪與衛星平行安裝（其齒為螺旋形）。 半軸的齒輪具有傾斜的齒排列。
在他們的模型中，每個製造商都以自己的方式使用這幾代機制。 首先，這取決於汽車應該具有什麼特性，例如是否需要插電式全輪驅動或每個車輪單獨分配扭矩。 因此，在購買車輛之前，有必要弄清楚汽車製造商在這種情況下使用的是哪種差速器改造，以及如何操作。
托森差速鎖
通常，自鎖機構的工作原理類似於標準差速器 - 它消除了驅動輪的速度差異。 僅在緊急情況下才會阻止該設備。 這種情況的一個例子是其中一個在不穩定的表面（冰或泥）上滑倒。 這同樣適用於軸間機構的鎖定。 該功能使駕駛員能夠在沒有幫助的情況下駛出困難路段。
當發生鎖止時，多餘的扭矩（懸掛的車輪無用地旋轉）被重新分配到具有最佳牽引力的車輪（該參數由該車輪的旋轉阻力決定）。 軸間阻塞也會發生相同的過程。 懸掛軸的牛頓/米減少，抓地力最好的軸開始工作。
哪些汽車配備了 Thorsen 差速器？
經過深思熟慮的自鎖機構修改已被世界著名汽車製造商積極採用。 該列表包括：
- 本田；
- 豐田；
- 斯巴魯；
- 奧迪
- 阿爾法·羅密歐；
- 通用汽車（幾乎所有悍馬車型）。
這還不是全部列表。 最常見的是，全輪驅動車輛配備有自鎖差速器。 有必要向賣家核實其可用性，因為將扭矩傳輸到兩個車軸的變速箱並不總是默認配備此機構。 例如，可以安裝多片摩擦或粘性離合器來代替該裝置。
而且，該機構更有可能安裝在具有運動特性的汽車上，即使是前輪或後輪驅動車型。 標準的前輪驅動車輛沒有配備差速鎖，因為這種車輛需要一定的運動駕駛技能。
優點和缺點
因此，Thorsen 型差速器旨在幫助駕駛員在無需任何人幫助的情況下克服困難的路段。 除了這個優點之外，該設備還有其他幾個優點：
- 在緊急情況下它始終能夠以最高的準確度工作；
- 在不穩定的路面上提供變速箱的平穩運行；
- 工作過程中不會發出外來噪音，影響旅途舒適度（前提是機構工作時）；
- 該裝置的設計使駕駛員完全無需控制車軸或各個車輪之間的扭矩重新分配過程。 即使車輛的車載系統有多種傳輸模式，鎖本身也會自動發生；
- 扭矩重新分配的過程不影響制動系統的效率；
- 如果駕駛員按照汽車製造商的建議操作車輛，則差速機構不需要特殊維護。 例外的是需要控制變速箱內的潤滑水平，以及需要更換機油（更換間隔由車輛製造商指示）；
- 當安裝在前輪驅動的汽車上時，該機構可以方便車輛的啟動（主要是避免驅動輪的故障），也可以使對駕駛員輪流動作的反應更加清晰。
儘管這一機制有許多積極的方面，但它也並非沒有缺點。 他們之中：
- 該設備的價格很高。 其原因在於結構的生產和裝配的複雜性；
- 由於變速箱中出現了一個附加單元，其中形成了一個小阻力（齒輪之間的摩擦），因此配備類似機構的機器將需要更多燃料。 在某些條件下，與只有一個驅動橋的同類汽車相比，該汽車會更加貪婪；
- 效率小；
- 零件楔入的可能性很大，因為其設備中有大量的齒輪部件（通常是由於產品質量差或由於維護不及時而發生這種情況）；
- 運轉時，機構溫度很高，因此傳動採用特殊潤滑油，在高溫下也不會變質；
- 負載部件會受到高度磨損（取決於鎖定頻率和駕駛員在克服越野過程中使用的駕駛風格）；
- 汽車在與其他車輪不同的一個車輪上運行是不受歡迎的，因為這種差異會給機構帶來負載，從而導致其某些零件加速磨損。
前輪驅動汽車的現代化值得特別關注（自由差速器被自動擋取代）。 儘管汽車在轉彎時會變得更快，但在劇烈加速的時刻，汽車對路面很敏感。 此時，汽車變得“緊張”，它被拉到鬆軟的路面上，駕駛員需要更加集中註意力和更加主動的轉向。 相比原廠裝備，這種改裝在長途旅行中舒適度較差。
至於緊急情況，這樣的機器不太聽話，也不像工廠版本那樣可預測。 那些決定進行這種現代化改造的人從自己的經驗中看到，這些變化允許使用運動駕駛技能。 但如果不是，那麼您就不應該讓汽車接受此類改進。 它們的效果僅在運動模式或骯髒的鄉村道路上有用。
此外，駕駛者除了安裝自鎖機構外，還必須正確配置汽車的其他參數，才能感受到駕駛的銳度。 否則，乘用車將表現得像SUV，而在更經常使用該車輛的情況下，這些特性是不必要的。
在評論的最後，我們提供了一段關於 Thorsen 自鎖差速器的操作及其創建歷史的附加視頻：
問題與解答：
托森差速器如何工作？ 該機構感受到當其中一個車輪失去牽引力的那一刻，由於扭矩的差異，差速器的齒輪嚙合，一個車輪成為主車輪。
托森差速器與傳統差速器有何不同？ 傳統的差速器為兩個車輪提供均勻的牽引力分配。 當一個車輪打滑時，第二個車輪的推力就會消失。 托森在打滑時將扭矩重新定向到負載的車軸上。
托森在哪裡使用？ 輪間自鎖差速器，以及連接第二軸的軸間機構。 這種差速器廣泛用於全輪驅動車輛。
