差速器

www.crudeawakening.net 來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：quzhouwa 類別：汽車構(gòu)造維修時間：2007-09-22

豐田普拉多（PRADO）是豐田陸地巡洋艦系列中的最新款SUV。這款全新開發(fā)的新一代SUV，配備了豐田全新4.0L V6發(fā)動機，排放達到歐Ⅲ標準。普拉多（PRADO）先進的發(fā)動機提供強勁的動力輸出，配以堅固的車架以及強化的懸架系統(tǒng)，使崎嶇的路途變得舒適順暢。作為一款越野車，四輪驅(qū)動系統(tǒng)可謂是重中之重。本文將著重為您介紹普拉多（PRADO）裝備的全時四驅(qū)系統(tǒng)。

對于普通的錐形齒輪式差速器，不論是輪間差速器還是中間差速器，由于行星齒輪在吸收轉(zhuǎn)速差時因自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力很小，如果不對其進行限制或鎖止，只要有一側(cè)（或一軸）車輪滑轉(zhuǎn)，則另一車輪（或車軸）的驅(qū)動力也會被限制到與滑轉(zhuǎn)一側(cè)車輪（或一軸）的驅(qū)動力相等，不能充分發(fā)揮輪胎的抓地力，影響汽車的越野性。普拉多（PRADO）的底盤系統(tǒng)采用了全時驅(qū)動方式，布置了3個差速器：前、后差速器采用普通錐形齒輪式差速器，無差速限制和鎖止裝置，左、右兩側(cè)車輪的滑轉(zhuǎn)通過TRC/VSC系統(tǒng)以制動方式來限制；中間差速器采用托兒森（TORSEN）T-3型限滑差速器。國產(chǎn)的一汽豐田普拉多（PRADO）采用4BM分動器，可以實現(xiàn)對差速器的電控鎖止。

全時四驅(qū)系統(tǒng)的基本構(gòu)成

豐田普拉多（PRADO）四驅(qū)傳動系統(tǒng)的機械部分主要由變速器、分動器（可電控鎖止差速器）、前后傳動軸及前后差速器等組成（圖1）。

四驅(qū)的電控部分由制動控制ECU、發(fā)動機ECU、中間差速器鎖止按鈕、駐車及空擋位置開關(guān)、4WD控制ECU和分動器電控執(zhí)行器等組成。分動器電控執(zhí)行器根據(jù)駕駛員的操作意愿（中間差速器鎖止按鈕）、汽車制動狀態(tài)、發(fā)動機運行轉(zhuǎn)速狀態(tài)、變速器擋位狀態(tài)等信號對分動器內(nèi)的差速器進行鎖止控制。這樣做的目的是為了便于駕駛員操作，確保分動器內(nèi)的傳動切換準確有效，避免由于誤操作而造成的機件損壞。

分動器電控執(zhí)行器

一汽豐田普拉多（PRADO）的發(fā)動機型號為1GR-FE，變速器型號為A750F，其分動器采用經(jīng)過改進的VF4BM。如圖2所示，分動器有L和H兩個擋位，傳動比分別為2.566和1.000，L、H擋位由駕駛員手動操作。駕駛員根據(jù)路面狀況切換“中間差速器鎖止按鈕”對差速器進行鎖止，因而可實現(xiàn)H4F-H4L-L4F-L4L的換擋模式。H4F和L4F為分別對應(yīng)分動器高、低擋的差速器“F”（自由）模式，H4L和L4L則為“L”（鎖止）模式。其他類型的分動器如表1所示，其中VF2A分動器在普拉多2700車型上使用，TORSEN LSD為選裝部件。

由變速器傳來的動力經(jīng)分動器的副變速L或H齒輪傳到差速器外殼齒輪（圖2、圖3），再經(jīng)差速器內(nèi)的傳動機構(gòu)把動力傳到前、后軸，4WD控制ECU對分動器電控執(zhí)行器進行控制，驅(qū)動“中間差速器鎖止撥叉軸”實現(xiàn)中間差速器鎖的切換。

TORSEN LSD的結(jié)構(gòu)如圖4、圖5所示，主要由差速器外殼、行星齒輪架、行星齒輪、太陽輪、環(huán)形齒輪接合齒、太陽輪接合齒及4個離合器盤等組成。結(jié)構(gòu)中有8個行星齒輪與環(huán)齒和太陽輪齒內(nèi)外相互嚙合，它們之間相互嚙合齒輪的齒形屬于TORSEN T-3型。當(dāng)環(huán)齒與太陽輪的轉(zhuǎn)速不等時（某一驅(qū)動軸有打滑趨勢），行星齒輪會被迫產(chǎn)生自轉(zhuǎn)運動，這個自轉(zhuǎn)運動又會導(dǎo)致與環(huán)齒或太陽輪的軸向相對運動。軸向運動的壓力對安裝在裝置內(nèi)的離合器盤施加壓力，產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，因此限制了相對運動，也就限制了打滑的驅(qū)動軸的運動，而增加不打滑的驅(qū)動軸的扭矩；太陽輪與太陽輪接合齒相互配對，以便把太陽輪傳來的動力輸出到前驅(qū)動軸。而環(huán)形齒輪接合齒則把環(huán)齒的動力輸出到后驅(qū)動軸，因此接合齒實際上是用于傳遞動力的過渡齒輪。只要前、后驅(qū)動輪因地面附著力的變化而導(dǎo)致扭矩的變化，差速器會立即產(chǎn)生比普通差速器（非限制式）要大得多的內(nèi)摩擦扭矩。這種差速器的限制方式也叫扭矩敏感式。

不同行駛狀態(tài)TORSEN LSD的扭矩分配

把分動器切換到H4F或L4F模式時，差速器處于“自由模式”，TORSEN LSD有如下的4種工作狀態(tài)。

1.前軸轉(zhuǎn)速等于后軸轉(zhuǎn)速

當(dāng)汽車在良好路面直線行駛時，前輪與后輪的轉(zhuǎn)速接近相等，即太陽輪與環(huán)齒的角速度也相等，動力的傳動路線如圖6所示。如圖7所示，太陽輪與環(huán)齒轉(zhuǎn)速相等，行星齒輪不做自轉(zhuǎn)運動，差速器的內(nèi)摩擦為0，太陽輪與環(huán)齒半徑之比為2:3，前軸與后軸的扭矩比為2:3。正常行駛時，后軸得到60%的扭矩，前軸得到40％的扭矩。這種扭矩分配方式與汽車的質(zhì)量分配相對應(yīng)，有利于利用車輛加速時后軸載荷大于前軸的情況下，提升車輛輪胎的抓地力，增加車輛的穩(wěn)定性。

2.前軸轉(zhuǎn)速大于后軸轉(zhuǎn)速

當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向或因濕滑路面導(dǎo)致前輪打滑時，車輛則會出現(xiàn)前軸轉(zhuǎn)速大于后軸的情況。如圖8所示，太陽輪轉(zhuǎn)速大于環(huán)齒轉(zhuǎn)速，兩者的相對運動使行星齒輪被迫自轉(zhuǎn)。但是由于它與環(huán)齒和太陽輪齒相互嚙合，嚙合的齒形角產(chǎn)生很大的摩擦力，同時它與行星齒輪架之間也會產(chǎn)生摩擦力，因此行星齒輪的自轉(zhuǎn)受到以上摩擦力的作用，擠壓4號離合器盤。另一方面，環(huán)齒則沿軸向向左運動，擠壓1號離合器盤。4號離合器盤的摩擦力，限制了高轉(zhuǎn)速的太陽輪的轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，1號離合器盤的摩擦力，則把差速器外殼上的動力直接傳遞到環(huán)齒。由上可知，行星齒輪自傳的摩擦力和離合器片的摩擦力構(gòu)成了內(nèi)摩擦力矩，從而增加了后軸的驅(qū)動力。前、后軸的扭矩分配比最大可達到29:71，從而減小前軸的扭矩，把更多的驅(qū)動力分配到附著狀況好的后軸。當(dāng)車輛實現(xiàn)這種扭矩分配后，轉(zhuǎn)向時前軸驅(qū)動扭矩降低，增加了側(cè)向附著力，可減小轉(zhuǎn)向側(cè)滑的趨勢，操作穩(wěn)定性得到了改善，同時也提高了汽車在濕滑路面行駛時的通過性。

3.前軸轉(zhuǎn)速小于后軸轉(zhuǎn)速

當(dāng)環(huán)齒轉(zhuǎn)速大于太陽輪轉(zhuǎn)速，此時行星齒輪也產(chǎn)生自轉(zhuǎn)（圖9），自轉(zhuǎn)時與環(huán)齒、太陽齒和齒架之間會產(chǎn)生摩擦阻力；同時行星齒輪沿軸向向左運動，環(huán)齒和太陽輪分別向左、向右做軸向運動，環(huán)齒仍然擠壓1號離合器盤，行星齒輪擠壓2號離合器盤，太陽輪擠壓4號離合器盤，因此，后軸的高轉(zhuǎn)速受到1號和2號離合器片摩擦力的限制，同時動力由行星齒輪架通過4號離合器盤的摩擦力直接傳遞到太陽輪，增加了前軸的輸出扭矩。差速器的內(nèi)摩擦力由1號、2號、4號和行星齒輪自轉(zhuǎn)摩擦力組成，使前、后軸的扭矩分配比最大達到53:47。

4.中間差速器的鎖止

     如果前輪的地面附著力較小，出現(xiàn)了滑轉(zhuǎn)趨勢，差速器自動限制其滑轉(zhuǎn)，前輪驅(qū)動力自動降低到29％。若前輪附著力繼續(xù)減小，而此時前輪驅(qū)動力不能再降低，未滑轉(zhuǎn)的后軸所分配到的扭矩只能達到71％，此時，駕駛員應(yīng)該鎖止差速器，這種情況一般發(fā)生在特別惡劣的泥沼路面。如前輪離開地面（懸空），該車輪的驅(qū)動力降為0，此時如果未鎖止差速器，后軸只能分配到71％的最大驅(qū)動力，但如果鎖止了差速器，后軸則可分配到100％的驅(qū)動力。

     駕駛員應(yīng)該根據(jù)駕駛經(jīng)驗，在進入惡劣路面前提早鎖止差速器，以使汽車駛?cè)朐撀访鏁r獲得更好的越野性能。但是當(dāng)汽車在駛?cè)肓己寐访鏁r，必須解除對差速器的鎖止，否則汽車前、后軸會產(chǎn)生運動干涉，造成汽車轉(zhuǎn)向困難、傳動系振動、機件磨損和油耗增加，甚至?xí)䲟p壞傳動部件。

     豐田普拉多（PRADO）四輪驅(qū)動系統(tǒng)采用了以TORSEN T-3為核心的VF4BM分動器，它的常時驅(qū)動H4F和L4F模式雖然未鎖止差速器，但由于該差速器具有較大的扭矩分配特性，可以最大程度地穩(wěn)定濕滑路面的駕駛。同時，TORSEN T-3的核心部件具有結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠、響應(yīng)快、制造成本低、噪音低、振動小和操作簡單等優(yōu)點，使豐田普拉多（PRADO）具有良好的操控穩(wěn)定性和卓越的越野性能。

相·關(guān)·鏈·接·

豐田普拉多（PRADO）歷史

豐田普拉多（PRADO）的歷史不算長，它是在“陸地巡洋艦70系列”上派生出來的車型。1983年，老的“40系列”已經(jīng)不能滿足當(dāng)時的使用需要，豐田決定對“40系列”巡洋艦進行升級。1984年11月，全新的70系列誕生了。開始只提供2種車身：短軸距的BJ70（軟頂）和BJ73。作為對2門款車型的補充，4門款半長軸距車型也在那時候推出，而該款車的名字也改為了普拉多（PRADO）。1996年5月，即“70系列”普拉多之后，一個完全獨立的“90系列”推向了市場。目前一汽豐田所生產(chǎn)的普拉多（PRADO）是“90系列”在2002年改款后的最新車型。