奥迪A4技术培训-Quattro

1,2-半轴齿轮 5-行星齿轮轴
3-差速器壳 6-主减速器从动齿轮
4-行星齿轮
21
差速器原理
扭矩分配
n1 = n2 时
M1 = M2 = MA/2
MA – 差速器壳扭矩 M1 – 左半轴扭矩 M2 – 右半轴扭矩
左右轮没有转速差时，差速器具有平均分配力矩特点
22
差速器原理
扭矩分配
n1 > n2 时
拧紧力矩
加注量 新加注
分动箱 0.8l 一次性加注，无需更换 齿轮油 SAE75 W90 （合成油）
自动变速箱 01V
部件
放油螺塞 注油螺栓
Nm 20 35
60
更换
润滑油
齿轮油 SAE 75 W90（合成油）可作为配件购买到。
感谢您的参与！
61
B
8
FR = FN x
B（max）
附着力FR：地面对轮胎切向反作用力的极限值。
附着圆
载荷、附着系数、附着力和最大车轮驱动力
结论：
载荷和附着力成正比，载荷越大，附 着力越大。 附着系数主要取决于路面的种类和状 况，并受车轮运动状况的影响。 最大车轮驱动力小于等于附着力。
9
附着圆
附着圆－Kamm摩擦圆
34
Torsen A
涡轮
摩擦片
蜗杆
35
Torsen A
涡轮
摩擦片
蜗杆
36
Torsen A, driving dynamics
直线行驶
总扭矩分配到前轴和后轴。 分配比例是50：50
footnotes
37
Torsen A, driving dynamics
直线行驶 后轴打滑时，传到后轴的扭矩比前轴少。 最多前轴可以分配的扭矩是后轴的3倍。 反之亦然。
2. 现在增大驱动力，侧导 向力就变小了。
3、当驱动力都用上的时候， 侧导向力就变为零了， 这时驱动轮就开始打滑空转 了。
12
附着圆
思考：请用Kamm摩擦圆解释为什么采用四轮驱动？
1、对直线行驶的影响
2、对弯道行驶的影响
13
1、对直线行驶的影响
15
附着圆
2、对弯道行驶的影响
过度转向 不足转向 中性转向
奥迪A4技术培训－Quattro
1
Audi Quattro
2
Audi Quattro
3
Quattro 代表了什么？
更强大的牵引力
更出色的安全性
更纯粹的驾驶乐趣
4
奥迪A4技术培训－底盘
目录
理论知识
附着圆 差速器原理
Audi Quattro Tosen A Tosen B Tosen C Audi A4 Quattro
前桥扭矩 400
200 EDS制动扭矩
0
50
Torsen C
非对称式动态扭矩分配
100 100
后桥锁止范围 80 前桥锁止范围 77% 80
58
58 60%
驱动扭矩 %
42 40%
42
20
23%
20
0
0
后桥最大扭矩分配（无EDS调节）
前桥最大扭矩分配（无EDS调节）
51
Torsen C
非对称式动态扭矩分配
齿轮组 1档和2档
空心轴
齿轮组 5档和R档
前驱动轴 驱动轴 空心轴 差速器壳体 后驱动轴
32
Torsen A
自锁/锁紧系数
托森自锁功能： 1、涡轮蜗杆传动原理 2、斜齿轮的轴向位移引 起的摩擦力。
摩擦片
摩擦片
33
Torsen A
自锁/锁紧系数
齿轮螺旋升角
蜗轮、蜗杆传动
传动逆效率低
内摩擦力矩高
锁紧系数K值为0.56 转矩比Kb值为3.5
100 黄色 – 橙色: 摩擦系数低 = 雪地和冰面
0
80
EDS
20
前桥扭矩% 60 差速器工作范围 42 绿色: 摩擦系数高 = 干燥路面和潮湿路面 58 40
后桥扭矩%
20 EDS 0
80
100
52
总结
托森差速器(Torsen)优点
驾驶舒适性： 不用手动锁止，而是自动锁止。
行驶安全性： •中间差速器的锁止错误操作被避免。 •弯道的驾驶性能得到进一步的改善。 •防抱死系统和轴间差速器之间的利用限制被取消。
16
附着圆
结论：请用Kamm摩擦圆解释为什么采用四轮驱动？
1、对直线行驶的影响 提高附着力利用率，提供更优秀的驱动 性能。
2、对弯道行驶的影响
减小了分配到单个车轮的驱动力，可获 得更多的侧导向力。
17
18
差速器原理
传统差速器结构和功能
传统差速器的功用: 差速作用 近似平均分配扭矩
19
差速器原理
• 托森差速器能够连续的实时的自动实现自锁功能，易于使用，
• 车辆能够一直保持良好的转向性能和可控状态 • 摩擦系数足够时，托森差速器操作时不会被司机明显察觉
• 中间差速器的锁止错误操作被避免
• 托森差速器是纯粹的机械装置 • 托森差速器，与EDL一起工作，可以适应大部分的驾驶情况 （除个别极限情况以外） • 与ESP的功能模块ABS EDL EBD兼容 • 不需要维护 • 节省费用
26
Audi Quattro 带Torsen轴间差速器的Quattro驱动系统
后轴驱动 带差速器
前轴驱动 带差速器 托森 轴间差速器
自锁式托森差速器是完全的机械系统。 这套机械装置能够持续的和及时的”感 应“到哪个轴需要更多的动力，并将更 多的驱动力分配给相应的车轴。
27
Audi Quattro Torsen轴间差速器的优点：53 Nhomakorabea总结
托森差速器(Torsen)驱动形式限制
•抬起两个前车轮,车辆将无法驱动。 •抬起两个后车轮,车辆将无法驱动。 •万向节传动轴从变速箱上脱落,车辆将无法驱动。
54
总结
四轮驱动的牵引要求
变速箱配置 手动 牵引档位 牵引速度 牵引距离 前轮抬起牵引 后轮抬起牵引 四轮着地牵引 专用汽车运载 空档 不超过50公里/小时 不超过50公里 允许 允许 允许 允许 自动 N档 不超过50公里/小时 不超过50公里 不允许 不允许 允许 允许
24
差速器原理
传统差速器
对称式锥齿轮差速器特点总结: 1、总是将转矩近似平均地分配给左右驱动轮。 2、转速慢的半轴比转速快的半轴获得更多驱动力。 3、当一侧驱动车轮因地面附着力小而空转，则另一侧 驱动轮获得的转矩与打滑驱动轮上很小的转矩近似相 等，致使车辆总牵引力不足而无法前进行驶。
25
Audi Quattro
输入扭矩
后桥驱动扭矩
后桥驱动毂
行星齿轮
内齿轮 前桥太阳轮 差速器壳体
摩擦片
后桥驱动毂
内齿轮
43
Torsen C
行星齿轮. (I)
外齿圈
行星齿轮
行星齿轮架
太阳轮

44
Torsen C
行星齿轮. (II)
外齿圈 行星齿轮
r1
r2 r3
太阳齿轮
行星齿轮架

45
Torsen C
工作原理 (扭矩传动流程).
差速作用
分动器/ 轴间差速器 前轴驱动 带差速器
弯道行驶
弯道内侧车轮行驶距离较短 后车轮行驶距离比前车轮短 差速器对不同的行驶距离进行补偿 （车轮转速不同）
后轴驱动 带差速器
20
差速器原理
差速作用原理
n1 + n2 = 2 n0
n0 –主减速器转速 n1 – 左半轴转速 n2 – 右半轴转速
=在推模式（已超速）时的轴向力
48
Torsen C
动态扭矩分配示例
驱动扭矩1000Nm 恒定
1000 牵引力 800
后桥扭矩
600
扭矩 (Nm)
前桥扭矩 400
200 EDS制动扭矩
0
49
Torsen C
静态扭矩分配示例
驱动扭矩1000Nm 恒定
1000 牵引力 800
后桥扭矩
600
扭矩 (Nm)
行星齿轮架
前传动轴 (链条传动)
太阳齿轮 外齿圈 外齿圈壳体
输入扭矩
后传动轴
输入轴 摩擦片
行星齿轮
壳体
46
Torsen C
非对称-动态扭矩分配
在拉模式（未超 速）时的锁止作 用
= 在拉模式（未超速 ）时的轴向力
斜齿，通过另外的摩擦片来提 高摩擦力
47
Torsen C
非对称-动态扭矩分配
在推模式（已超速）时的锁止作用
牵引要求
55
Audi A4 Quattro
发动机
前桥差速器
前驱动齿轮
01V变速箱
平行轴差速器
后驱动齿轮
万向传动轴
后桥差速器
56
Audi A4 Quattro
57
Audi A4 Quattro Audi A4 分动箱
59
Audi A4 Quattro
分动箱齿轮油检查、添加、更换
‒ 必要时松开或拆卸排气装置的相关部件，以便于拆 装加油螺塞 -B-。 ‒ 拧出加油螺塞 -B-。 ‒ 标准值：油位应到达加注口的下边缘 ‒ 必要时添加齿轮油。 ‒ 每次都要更新加油螺塞。 ‒ 拧入新加油螺塞。 ‒ 再次无应力地固定及安装排气装置。
5
附着圆
车轮受力分析
请简单分析行驶过程中，车轮不同的受力情况。
6
附着圆
车轮受力分析
FV ＝ 驱动力
FV
FB ＝ 制动力 FS ＝ 侧导向力 （保持车辆转向性能） FN ＝ 由载荷产生的法向力
FB FN
FS
7
附着圆
载荷、附着系数、附着力和最大车轮驱动力
混凝土
FN FV
冰雪路面
滑移率
FV = FN x
28
Audi Quattro
托森差速器一览
Torsen A
01W 01E 02x 0A3 09L 09E
Torsen B
01V 01L
Torsen C
0A3 0AQ
29
Audi Quattro Torsen A
涡轮 带正齿轮
差速器壳体
扭矩输入 扭矩输出 后轴
蜗杆 后轴 蜗杆 前轴 涡轮轴
扭矩输出 前轴
快 慢
左半轴扭矩: M1=1/2(MA-M4) 右半轴扭矩: M2=1/2(MA+M4)
23
转动快的半轴获得的力矩小
转动慢的半轴获得的力矩大
差速器原理
扭矩分配
快
慢
差速器的锁紧系数: K= M4 / MA 转矩比:
K值为0.05~0.15
Kb值为1.11~1.35
Kb= M2 / M1=(1+K)/(1-K)
38
Torsen A, driving dynamics
转弯
后轮行程小，转速比前轮低。
后轴分配的扭矩最大可达前轴的3倍。
footnotes
39
Torsen B
概述
PAT Torsen (Parallel Axis Torsen平行轴托森差速器) 尽管设计不同，但Torsen A和TorsenB的功 能是一样的。 Torsen B的特征是轴向安装的涡轮，取名叫 PAT。
FR
附着系数低，则Kamm摩擦圆半径就小。
10
附着圆
Kamm摩擦圆
FV
FG
FV
FG
FS
FS
合力FG小于等于 FR ，车辆处于稳定状态
合力FG大于 FR ，车辆处于不可控状态
11
附着圆
Kamm摩擦圆
FV
FG
FV
FG
FV ＝FG
FS
FS
FS＝0
1. 使驱动力力和侧导向力的合 力处于圆内，这时车辆可自由 转向。
30
Torsen A
差速作用
前驱动轴 扭矩输出 后轴 差速器壳体 蜗杆/前轴
蜗轮/前轴 扭矩输入 正齿轮/前轴
正齿轮/后轴
蜗轮/后轴
蜗杆/前轴 扭矩输出 前轴 摩擦片 涡轮 带正齿轮 后驱动轴
footnotes
31
Torsen A
扭矩分配
齿轮组
驱动轴
3档和4档 万向轴的法兰盘 托森差速器
主动齿轮
Torsen B
40
Torsen B
截面图
蜗杆 后轴 涡轮 到前轴 截面 A-A
涡轮
差速器壳体
A
到后轴
扭矩输入
A
摩擦片 差速器壳体
蜗杆 前轴
41
Torsen C
Torsen C 一览
footnotes
42
Torsen C
非对称基本分配装置
前桥驱动扭矩 行星齿轮支架 行星齿轮 行星齿轮支架 前桥太阳轮