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冠状齿轮差速器详解

发布时间:2019-05-31 | 来源:互联网 | 作者:
      在新一代的quattro全时四驱系统上,奥迪摒弃了一直沿用至今、口碑极佳、为其立下过汗马功劳的托森中央差速器,取而代之的是一具重量更轻、扭矩分配范围更广的冠状齿轮中央差速器。

      这种差速器最早出现在RS5上,后来,又相继搭载于A7/A6之上。据悉,全新Q7也搭载这具差速器。那么,这种差速器究竟是如何工作的,又具有哪些优缺点呢?下文将做具体讲解。



冠状齿轮中央差速器



前后轴冠状齿轮(左侧连接后轴,右侧连接前轴)

      冠状齿轮差速器主要由两组多片式离合器,两个冠状齿轮和四个行星齿轮组成。冠状齿轮的一侧与行星齿轮相齿合,另一侧与多片式离合器内片刚性连接,而多片式离合器外片与差速器壳体刚性连接。螺纹环则作用于多片式离合器支座,负责压住多片式离合器并保持一定的接合力矩。

      两个冠状齿轮分别与前后轴连接,动力输入轴将动力输入至差速器壳体内的四个行星齿轮轴,四个行星齿轮轴带动四个行星齿轮进行公转,四个行星齿轮通过齿合的方式带动两个冠状齿轮转动,进而将动力输送至前后轴。

      冠状齿轮的旋转同时会带动多片式离合器内片转动,内片通过摩擦带动外片转动,外片则带动整个差速器转动。



前后轴自然状态下扭矩分配比为40:60


      由于两个冠状齿轮设计的工作力臂不同,约为40:60,根据公式:力矩=力*力臂,则力矩比约为60:40(扭矩是使物体发生转动的一种特殊的力矩),即传递至后轴的扭矩为60%,传递至前轴的扭矩为40%。当两个冠状齿轮出现转速差时,四个行星齿轮就会进行自转,带动两个冠状齿轮转动,由于冠状齿轮的特殊几何结构,行星齿轮会迫使冠状齿轮产生轴向力,这个轴向力便会使冠状齿轮产生轴向位移压紧多片式离合器,使多片式离合器产生接合力矩,改变前后轴的扭矩分配(分配比例由冠状齿轮的几何特性决定).



后轴最大扭矩分配比

      当前轴车轮附着力降低时,冠状齿轮差速器会将最多85%的扭矩传递至后轴。



前轴最大扭矩分配比


      当后轴车轮附着力降低时,冠状齿轮差速器会将最多70%的扭矩传递至前轴。

      冠状齿轮差速器的最大特点就是在差速的同时可以实时分配扭矩,并且完全依靠机械结构自主完成扭矩的分配(前轴15%-70%,后轴30%-85%),反应迅速,灵敏度高,可靠性强,并且重量轻。

      当然,冠状齿轮差速器也存在弊端,虽然它的扭矩分配范围增大了,但是依旧不能像传统机械式差速锁那样达到100%锁死,实现扭矩的0%-100%分配。当前后桥的牵引力损失超过扭矩分配极限时(前桥70%,后桥30%),动力就会从打滑的车桥全部流失。此时,需要依靠ESC进行制动干预,以保证牵引力流失不超过最大扭矩分配比,这样,冠状齿轮差速器才能继续工作。但长时间的制动干预又会导致刹车部件温度过高,当温度超过一定值后,ESC将停止工作,等温度降下来之后再重新工作。

      因此,冠状齿轮差速器无法应付一些极端的越野工况,但在传统铺装路面上的表现要优于传统电子限滑装置。