聊聊越野車四驅基本原理--託森全時四驅

上期講了全時四驅和超選，全時四驅不能沒有託森，這期我們聊託森原理。

託森是一種巧妙的行星齒輪結構，依靠獨特的機械結構就能實現差速器的差速及限滑，所以應用到輪間差速器和軸間差速器。Torsen 是扭矩感應式差速器英文torque-sensing differential的縮寫，並註冊了商標，早期屬於博世，2003年博世將Torsen事業部賣給豐田工機，2006年豐田工機與光洋精工合併組建捷太格特（JTEKT），業務橫跨汽車零件、工業軸承、機床裝置。捷太格特（JTEKT）是豐田投資的零部件公司，面對所有客戶，託森並不是某個汽車品牌的專屬，只要願意買，誰都可以使用託森零件。所以除了豐田，大眾、奧迪、福特、通用、富士重工等都在使用託森產品。

託森原理聽起來很複雜，我們不涉及過於繁雜的機械製圖，儘量用簡單語言從理解原理入手。託森的核心是渦輪蝸蝸桿傳動，原理從這裡開始。蝸輪蝸桿是大減速比的一種傳動方式，有個特點，它可以單向傳動。我們用結構相似的千斤頂舉例。

將千斤頂絲槓比作蝸桿輸入動力，千斤頂支架相當於渦輪輸出，單向傳動的意思就是動力只能從蝸桿到渦輪，不能反過來，否則你搖動千斤頂舉起車，一鬆手車就落下來。單向傳動的實現是齒面形狀角度決定的。下圖是渦輪蝸桿齒面的展開示意：

如果向左驅動三角斜面，方塊就被舉起，相當於車被舉起。而向下壓驅動方塊，由於斜面角度太小，斜面所分的橫向力小於縱向力產生的摩檫力，這叫自鎖，由三角斜面的角度決定的。當角度大於一個數值，自鎖將失去。渦輪蝸桿的單向傳動自鎖就是這個原理。

下面就是託森行星輪差速器結構：

託森差速器結構

這裡強調，蝸桿並不是細長就是蝸桿，而是齒面角度決定的。圖中託森結構裡的太陽輪，短粗的反而是蝸桿，上面細長的行星輪反而是渦輪。單向傳動原則，只能蝸桿驅動渦輪，反之就自鎖。託森結構在行星輪渦輪兩端巧妙的加上互相齧合的小齒輪，就實現了奇妙的作用。動力由大的傘狀齒輪傳入，傘狀齒輪連著行星輪架。兩隻太陽輪連線兩邊半軸。平路時行星輪架帶動兩個太陽輪同速旋轉，轉彎時行星輪相互轉動實現差速。當右側車輪打滑時，由於單向傳動，所以打滑車輪帶動太陽輪就是蝸桿驅動渦輪就是行星輪旋轉，由於加入巧妙的兩端齒輪，所以動力經端部小齒輪傳給左側渦輪，關鍵來了，單向原理，左側渦輪無法驅動左側太陽輪，發生自鎖，自鎖力返回到右側行星輪，這樣就實現限制右側車輪打滑，這就是託森限滑的原理。託森透過蝸輪蝸桿單向傳動原理，用端部小齒輪相互齧合將兩側輸出繫結，一起轉可以，誰想快不行，自鎖。但允許行星輪協同自轉的差速，這就是託森既能限滑、又能差速的原理。將託森用於輪間，就是輪間限滑差速器，用於軸間，就是四驅中央限滑差速器，用機械結構就實現全時四驅和限滑，比上期講到的行星輪中差加矽油VCU要簡單並高效。這就是託森的巧妙應用。

至於託森的延展比如託森B、C，都是為增加限滑扭矩承受所作的變形，不影響我們理解託森的基本原理，都一樣。下圖就是著名的豐田全時四驅分動器，用在普拉多和陸巡上，還有同平臺的超霸、奔跑者等。

託森全時四驅分動器

透過空心軸及齒套花鍵等機械結構，也實現了全時四驅及分時四驅的特點，能接通或斷開前橋，實現四驅、兩驅的切換。能鎖止託森行星輪架與太陽輪成為整體，而實現中差機械鎖止。中鎖斷開時，就是託森限滑起效。驅動模式與三菱超選一樣，只是豐田沒有超選這個說法。驅動模式2H、4H（託森限滑）、4H（鎖止）、4L（鎖止）。

託森全時四驅使得車輛既有強悍的公路效能，又有強悍的越野脫困能力，所以豐田越野車名揚天下，全是託森的功勞，由於託森造價相對高，加上專利使用費，所以託森戴上昂貴的名聲。實際僅站在機械加工的角度，數控機加工裝置發展到今天，任何複雜的傳動零件，加工起來很容易，大批次一樣價格低廉，以國內的製造能力及成本，廉價託森沒有障礙。關鍵還是專利授權限制及託森本身定位高階，所以託森四驅應用有限。不知國內那位車企願意打破這種定位，再開發一種託森四驅呢？

隨著機電一體化的技術進步，許多車型開始放棄託森，轉投電控多片離合器，下期我們就聊TOD，這也是越野圈天天爭吵的領域，我們弄懂了託森原理，也可以參與越野華山論劍。

下期：繼續聊越野車四驅基本原理——TOD四驅分動器