还记得2005年奥迪的工程师乌维·布莱克驾驭银灰色奥迪A6 4.2L quattro成功挑战位于芬兰开普拉城的Pitkvuori高空滑雪跳台(倾斜度为37.5°)的画面么?
到底是什么成就了它的成功?毫无疑问,quattro全时四驱技术是它强大的后盾!奥迪的全时四驱技术一路走来经历了七代的进化。究其本质,你会发现它一次次的演变始终没有离开差速器这个重要的部件。
提到差速器,你会联想到什么?
是安装位置:装在同一驱动桥的驱动轮之间的称为轮间差速器;转在两个驱动桥之间的称为桥间差速器或中央差速器。
是结构组成:主动齿轮(锥齿轮)、从动齿轮(环齿轮)、侧齿轮、行星齿轮......
还是工作原理:经传动轴传递的动力通过主动齿轮传递到环齿轮上,环齿轮带动行星齿轮轴一起旋转,同时带动半轴齿轮转动,从而推动驱动轮前进。
但这些远远不足以实现全时四驱,毕竟差速器起作用时,一个半轴增加的转速等于另一个半轴减少的转速;左右半轴转速之和永远等于差速器壳体转速的两倍。而普通锥齿轮差速器无论在何种工况,扭矩都是等量分配的。
所以当左右车轮处在不同附着系数的路面上时(如一侧湿滑、一侧干燥的路面),低附着力路面上的车轮所产生的驱动力矩非常小(即摩擦力过小,无法获得足够大反作用力),而附着力良好的一侧也只能得到几乎同样的驱动力矩,即便是猛踩油门,也只能使低附着力的一侧车轮失去附着力空转,而对侧的车轮则因为驱动力矩不足而无法前进。
为了克服上述现象的发生,差速器锁应运而生。当一个驱动轮打滑时,差速锁可将差速器壳与半轴锁紧成一体,使差速器失去差速作用,同时把全部扭矩转移到另一侧驱动轮上。从而解决了汽车在一侧车轮打滑时出现的动力传输的问题。
即便有了差速锁的介入,想要实现四驱,中央差速器则是不能缺失的重要一员。而在奥迪全时四驱的进化中,托森式中央差速器起着决定性的作用。
托森式差速器(Torsen differential),也称为托森式自锁差速器,它利用蜗轮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摩擦转矩的大小而自动锁死或松开。即当差速器内差动转矩较小时起差速作用,当差速器内差动转矩过大时差速器将自动锁死,如此便可有效地提高汽车的通过能力。
Torsen(托森)A型差速器
A型是纯机械式的限滑差速器,利用蜗轮蜗杆传动的机械自锁特性,实现限滑。如果左右两侧蜗杆存在稍大的转速差,涡轮自锁避免打滑。在动力分配方面,正常情况下,将动力平分各50%至前后轴,当某个车轮出现打滑时,可将最多75%的动力传递至附着力好的车轴。
Torsen(托森)B型差速器
B型仍然是涡轮蜗杆自锁结构,不过改用了平行螺旋齿轮结构,如果一侧打滑,左右两边产生转速差,就会自锁。在动力分配上,前后轴平时动力分配为50:50,最多可分配80%的动力。
Torsen(托森)C型差速器
C型则是基于行星齿轮结构,实现扭矩分配,由差速器外壳,行星齿轮,中心齿轮,环齿轮及摩擦盘组成。行星齿轮与环齿轮,中心齿轮相啮合。中心齿轮与前传动轴相连,环齿轮与后传动轴相连。如果齿轮架和一侧传动轴存在巨大的转速差就会自锁。在动力分配方面,正常状态下,前后轴动力的比例为40:60,并可以在70:30和15:85之间自行变化。
就这样奥迪依靠着它们成功征服了倾斜度为37.5°高空滑雪跳台。
但奥迪并不满足于此,为了更进一步的优化前后轴的动力分配,冠状齿轮中央差速器便进入了我们的视野。
冠状齿轮中央差速器是更轻便的纯机械式结构。依靠行星齿轮自转产生的轴向力压紧多片离合器片进行锁止。相比与托森式差速器拥有更宽范围的扭矩分配。 经变速箱输出的动力输入到冠状齿轮差速器行星齿轮架上,通过行星齿轮向前后冠状齿轮(连接前后轴)传递动力,前后冠状齿轮分别配单组和多组摩擦片。
正常状态下,通过前后冠状齿轮与差速器行星齿轮不同的作用半径,实现前后桥40:60的扭矩分配。前后冠状齿轮与行星齿轮相对静止,当前桥或后桥车轮附着力降低(打滑)时,冠状齿轮与行星齿轮发生相对旋转,挤压打滑一侧冠状齿轮压紧摩擦片,使因打滑流失的动力部分通过差速器壳体传递至未打滑的驱动桥,而前后摩擦片组的数量也决定了扭矩分配的范围。根据车辆前后桥附着力情况,前轮的动力在15%-70%之前自动分配,后轮的动力则在30%到85%之间自动分配。
其实奥迪QUATTRO技术的不断更新与迭代的步伐,正是我们汽修人所要追寻方向。不断学习,时刻进步,加油·汽修人!