純科普:托森A型差速器有何妙處?海外文獻這樣說|技術會客室

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純科普:托森A型差速器有何妙處?海外文獻這樣說|技術會客室 汽車 第1張

托森差速器是JTEKT的標誌產品,(Tips:捷太格特JTEKT公司的前身,是1921年成立的光洋精工Koyo和1941年成立的豐田工機TOYODA)擁有很多專利,在提供差速功能的同時巧妙地解決了輪胎打滑的問題,那麼它具體是如何運轉的呢?從作者編譯的這篇海外文獻中可略知一二。

內部結構:

托森差速器的內部結構和普通差速器迥異。系統的核心,是一組外形奇特的齒輪副。

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下面是齒輪組嚙合點的橫截面形狀。能看出一組是直齒(蝸輪worm wheel),另一組是螺旋齒(蝸桿worm)。圖中黃色部分是蝸桿,左右兩個蝸桿分別連接左右車橋。它的標記容易引起誤解,worm gear也有蝸輪的含義,由於此處的蝸桿並不是實心,內側是直齒的,與車橋相連,gear可能是對此的定義。

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托森的運行基於蝸桿蝸輪原理:蝸桿可以驅動蝸輪,蝸輪無法驅動蝸桿。

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記住這個原理,它將貫穿本文始終。

一對蝸輪被固定在差速器殼體上,引擎動力通過殼體傳遞給蝸輪,蝸輪的兩端裝有直齒輪。

簡化後的托森差速器就如下圖所示——

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下面我們通過不同的駕駛場景,來理解托森差速器如何保障汽車良好行駛。

汽車直行:

當車輛直行時,蝸輪帶動蝸桿旋轉,左右輪轉速相同。請注意,此時蝸輪並不自轉,由於蝸輪無法驅動蝸桿,所以整個裝置此刻是鎖死的。

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汽車右轉:

汽車右轉時,左輪會比右輪轉速更高。

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托森完美支持這樣的轉速差。請注意,此時蝸輪所受的是相對運動,而不是絕對運動。蝸輪安裝在殼體和蝸桿之間,因此,殼體和蝸桿之間的相對運動驅使蝸輪旋轉。轉速更快的左側蝸桿將驅動左側蝸輪自轉。另一側,與殼體相連的右側蝸桿轉速較慢,與左側產生相對運動;因此右側蝸輪的轉動會與左側相反。同時,兩側蝸輪之間嚙合的直齒輪會確保蝸輪轉速相同。如此一來,這套裝置保證了完美的差速效果,左右輪的轉速增益和損失相等,於是汽車平穩過彎。

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▲如上所示,左右輪的轉動是相反的(相對運動)

克服牽引力差(車輪打滑):

現在我們嘗試理解托森如何克服驅動輪牽引力差的問題。你可能注意到了,當車輪遭遇如下狀況時,打滑的車輪將轉動得非常快,並搶走引擎幾乎所有扭矩,其結果就是陷車,汽車邁不動步子。

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如果是托森差速器,一旦打滑的車輪開始旋轉過速,轉速的改變將傳遞到相應一側的蝸輪,右側蝸輪再傳遞給左側蝸輪。下面就是關鍵了: 因為之前提過的蝸桿蝸輪原理,左側蝸輪是無法驅動左側蝸桿的, 結果就是整套裝置鎖死,左右車輪同速轉動。

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▲托森能夠將大量扭矩傳遞給牽引力更高的一側,從而解決牽引力差的問題

而為了承受高扭矩,該裝置有三對蝸輪。

托森差速器的優缺點:

如果你了解其它的限滑技術,你就會發現托森的巨大優勢——其他裝置允許驅動輪在鎖止前滑動一定時間,托森則在瞬間完成鎖止(預防打滑)。同時相比其他限滑裝置,它的結構也更緊湊。而托森A型差速器的缺點是:噪音大、造價高、組裝難。

編譯|休不眠

圖|網路

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