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1、39NE W CA R TE CH新车新技术汽车维修与保养丰田普拉多（P R A D O ）是丰田陆地巡洋舰系列中的最新款 S U V 。这款全新开发的新一代S U V ，配备了丰田全新4 . 0 LV 6发动机，排放达到欧标准。普拉多（P R A D O ）先进的发动机提供强劲的动力输出，配以坚固的车架以及强化的悬架系统，使崎岖的路途变得舒适顺畅。作为一款越野车，四轮驱动系统可谓是重中之重 。 本 文 将 着 重 为 您 介 绍 普 拉 多（P R A D O ）装备的全时四驱系统。对于普通的锥形齿轮式差速器，不论是轮间差速器还是中间差速器，由于行星齿轮在吸收转速差时因自转而产生的内摩擦力很
2、小，如果不对其进行限制或锁止，只要有一侧（或一轴）车轮滑转，则另一车轮（或车轴）的驱动力也会被限制到与滑转一侧车轮（或一轴）的驱动力相等，不能充分发挥轮胎的抓地力，影响汽车的越野性。普拉多（P R A D O ）的底盘系统采用了全时驱动方式，布置了 3 个差速器：前、后差速器采用普通锥形齿轮式差速器，无差速限制和锁止装置，左、右两侧车轮的滑转通过T R C / V S C系统以制动方式来限制；中间差速器采用托儿森（T O R S E N ）T - 3型限滑差速器。国产的一汽丰田普拉多（P R A D O ）采用 4 B M分动器，可以实现对差速器的电控锁止。 全时四驱系统的基本构成丰田普拉多（
3、P R A D O ）四驱传动系统的机械部分主要由变速器、分动器（可电控锁止差速器） 、前后传动轴及前后差速器等组成（图 1 ） 。四驱的电控部分由制动控制 E C U 、发动机 E C U 、中间差速器锁止按钮、驻车及空挡位置开关、4 W D控制 E C U和分动器电控执行器等组成。分动器电控执行器根据驾驶员的操作意愿（中间差速器锁止按钮） 、汽车制动状态、发动机运行转速状态、变速器挡位状态等信号对分动器内的差速器进行锁止控制。这样做的目的是为了便于驾驶员操作，确保分动器内的传动切换准确有效，避免由于误操作而造成的机件损坏。 文/ 广东 朱余清 吴伟斌 杨均忠丰田普拉多四轮驱动系统 解析分动
4、器电控执行器一汽丰田普拉多（P R A D O ）的发动机型号为 1GR-FE，变速器型号为A750F，其分动器采用经过改进的V F 4 B M 。如图 2所示，分动器有 L和 H两个挡位，传动比分别为2 . 5 6 6 和1 . 0 0 0 ， L 、H 挡位由驾驶员手动操作。驾驶员根据路面状况切换“中间差速器锁止按钮”对差速器进行锁止，因而可实现 H 4 F - H 4 L -L 4 F - L 4 L的换挡模式。H 4 F和 L 4 F为分别对应分动器高、低挡的差速器“F ” （自由）模式，H 4 L和 L 4 L则为“L ” （锁止）模式。其他类型的分动器如表1 所示，其中 V F 2
5、 A分动器在普拉多 2 7 0 0车型上使用，T O R S E N L S D为选装部件。由变速器传来的动力经分动器的副图1 陆地巡洋舰普拉多四轮驱动系统的组成图2 V F 4 B M 分动器传动示意图N EW CA R T EC H新车新技术40变速 L 或 H 齿轮传到差速器外壳齿轮（图2 、图 3 ） ，再经差速器内的传动机构把动力传到前、后轴，4 W D控制 E C U对分动器电控执行器进行控制，驱动“中间差速器锁止拨叉轴”实现中间差速器锁的切换。 T O R S E N L S D 防滑差速器结构T O R S E N L S D 的结构如图4 、图 5所示，主要由差速器外壳、行星
6、齿轮架、行星齿轮、太阳轮、环形齿轮接合齿、太阳轮接合齿及 4个离 合 器 盘 等 组成。结构中有 8个行星齿轮与环齿和太阳轮齿内外相互啮合，它们之间相互啮合齿轮 的 齿 形 属 于T O R S E N T - 3型。当环齿与太阳轮的转速不等时（某一驱动轴有打滑趋势） ，行星齿轮会被迫产生自转运动，这个自转运动又会导致与环齿或太阳轮的轴向相对运动。轴向运动的压力对安装在装置内的离合器盘施加压力，产生内摩擦力，因此限制了相对运动，也就限制了打滑的驱动轴的运动，而增加不打滑的驱动轴的扭矩；太阳轮与太阳轮接合齿相互配对，以便把太阳轮传来的动力输出到前驱动轴。而环形齿轮接合齿则把环齿的动力输出到后驱动
7、轴，因此接合齿实际上是用于传递动力的过渡齿轮。只要前、后驱动轮因地面附着力的变化而导致扭矩的变化，差速器会立即产生比普通差速器（非限制式）要大得多的内摩擦扭矩。这种差速器的限制方式也叫扭矩敏感式。图4 T O R S E N L S D 结构示意图图5 T O R S E N L S D 装配示意图图6 前轮转速等于后轮转速时T O R S E N L S D 动力传动路线图图7 前轮转速等于后轮转速时前后轴 扭矩分配示意图表1 丰田普拉多系列四驱系统分动器类型及主要参数分动器型号V F 4 B M ( 1 个电动机)V F 4 B ( 全手动)V F 2 A ( 全手动) 发动机型号1 G
8、R - F E , 1 K D - F T V无 V S C 功能5 L - E 、3 R Z - F E 1 K Z - T E ( 带V S C 功能)( 5 L - E 除外)( 无A B S ) 四驱类型全时全时分时 H 2无无1 . 0 0 0 传动比H 41 . 0 0 01 . 0 0 01 . 0 0 0 L 42 . 5 6 62 . 5 6 62 . 5 6 6 中间差速器类型T O R S E N L S DT O R S E N L S D选装 H 4 F - H 4 L - L 4 F - L 4 L 分动器换挡模式( 电动锁止T O R S E N 和手动手动 手动
9、转换L / H 挡)粘度S A E 7 5 W - 9 0S A E 7 5 W - 9 0S A E 7 5 W - 9 0质量等级A P I G L - 4 或 G L - 5A P I G L - 4 或 G L - 5 A P I G L - 4 或 G L - 5齿 轮油图3 分动器结构简图41NE W CA R TE CH新车新技术汽车维修与保养不同行驶状态T O R S E N L S D的扭矩分配把分动器切换到 H 4 F 或 L 4 F 模式时，差速器处于“自由模式” ，T O R S E N L S D有如下的4种工作状态。1 . 前轴转速等于后轴转速当汽车在良好路面直线行
10、驶时，前轮与后轮的转速接近相等，即太阳轮与环齿的角速度也相等，动力的传动路线如图 6所示。如图 7所示，太阳轮与环齿转速相等，行星齿轮不做自转运动，差速器的内摩擦为0 ，太阳轮与环齿半径之比为 2 : 3 ，前轴与后轴的扭矩比为 2 : 3 。正常行驶时，后轴得到 6 0 %的扭矩，前轴得到 4 0 的扭矩。这种扭矩分配方式与汽车的质量分配相对应，有利于利用车辆加速时后轴载荷大于前轴的情况下，提升车辆轮胎的抓地力，增加车辆的稳定性。2 . 前轴转速大于后轴转速当汽车转向或因湿滑路面导致前轮打滑时，车辆则会出现前轴转速大于后轴的情况。如图 8所示，太阳轮转速大于环齿转速，两者的相对运动使行星齿轮
11、被迫自转。但是由于它与环齿和太阳轮齿相互啮合，啮合的齿形角产生很大的摩擦力，同时它与行星齿轮架之间也会产生摩擦力，因此行星齿轮的自转受到以上摩擦力的作用，挤压 4号离合器盘。另一方面，环齿则 沿 轴 向 向 左 运动，挤压 1号离合器盘。4号离合器盘的摩擦力，限制了高转速的太阳轮的转速继续增加，1号离合器盘的摩擦力，则把差速器外壳上的动力直接传递到环齿。由上可知，行星齿轮自传的摩擦力和离合器片的摩擦力构成了内摩擦力矩，从而增加了后轴的驱动力。前、后轴的扭矩分配比最大可达到2 9 : 7 1 ，从而减小前轴的扭矩，把更多的驱动力分配到附着状况好的后轴。当车辆实现这种扭矩分配后，转向时前轴驱动扭矩
12、降低，增加了侧向附着力，可减小转向侧滑的趋势，操作稳定性得到了改善，同时也提高了汽车在湿滑路面行驶时的通过性。3 . 前轴转速小于后轴转速当环齿转速大于太阳轮转速，此时行星齿轮也产生自转（图 9 ） ，自转时与环齿、太阳齿和齿架之间会产生摩擦阻力；同时行星齿轮沿轴向向左运动，环齿和太阳轮分别向左、向右做轴向运动，环齿仍然挤压 1 号离合器盘，行星齿轮挤压 2号离合器盘，太阳轮挤压 4号离合器盘，因此，后轴的高转速受到 1 号和 2 号离合器片摩擦力的限制，同时动力由行星齿轮架通过 4号离合器盘的摩擦力直接传递到太阳轮，增加了前轴的输出扭矩。差速器的内摩擦力由1号、2号、4号和行星齿轮自转摩擦力
13、组成，使前、后轴的扭矩分配比最大达到 5 3 : 4 7 。4 . 中间差速器的锁止如果前轮的地面附着力较小，出现TORSEN差速器是美国 ZEXELT O R S E N公司的专利产品。该产品从问世至今已经发展到了第三代。最早期的产品为 T O R S E N T - 1 型，于 1 9 8 3 年首次装备在美国军用型悍马越野车的前、后轴差速器上。从 1 9 8 6年起，T O R S E N L S D 差速器被奥迪公司大量装备于著名的 A 4和A 8 q u a t t r o 全时四驱车的中间差速器上。1 9 9 4年 Z E X E L T O R S E N公司推出了T - 2型，
14、首次装备于 R O V E R 6 0 0 T IC O U P E和 8 0 0 T I S E D A N的前差速器上。由于 T O R S E N L S D差速器性能优异，被世界各大著名的汽车制造商纷纷采用。2 0 0 3年 Z E X E L T O R S E N公司推出了最新一代的 T - 3型，首次装备在 L e x u sG X 4 7 0 、T o y o t a 4 R u n n e r和 L a n dC r u i s e r P r a d o 等车型上，运用于中间差速器。2 0 0 3 年 1 1月，丰田公司把 Z E X E LT O R S E N公司收归旗
15、下，并于 2 0 0 5年兼并 Koyo轴承公司后成立了 JTEKTT O R S E N北美公司。丰田公司运用 T O R S E N L S D差速器的历史虽然没有奥迪公司那么早，1 9 8 9年才首次在 C E L I C A G T - 4 A W D车型上采用了 T O R S E N T - 1 。但是到目前为止，丰田公司所生产的车型中采用 T O R S E NL S D差速器的数量为各汽车制造商之冠。国 产 的 丰 田 陆 地 巡 洋 舰 普 拉 多（P R A D O ）4 . 0车型的中间差速器采用的就是最新一代的 T O R S E N T - 3 型限滑差速器。小知识：
16、图8 前轮转速大于后轮转速时T O R S E N L S D 动力传动路线图图9 前轮转速小于后轮转速时T O R S E N L S D 传动路线图N EW CA R T EC H新车新技术42了滑转趋势，差速器自动限制其滑转，前轮驱动力自动降低到2 9 。若前轮附着力继续减小，而此时前轮驱动力不能再降低，未滑转的后轴所分配到的扭矩只能达到 7 1 ，此时，驾驶员应该锁止差速器，这种情况一般发生在特别恶劣的泥沼路面。如前轮离开地面（悬空） ，该车轮的驱动力降为 0 ，此时如果未锁止差速器，后轴只能分配到7 1 的最大驱动力，但如果锁止了差速器，后轴则可分配到1 0 0 的驱动力。驾驶员应该根据驾驶经验，在进入恶劣路面前提早锁止差速器，以使汽车驶入该路面时获得更好的越野性能。但是当汽车在驶入良好路面时，必须解除对差速器的锁止，否则汽车前、后轴会产生运动干涉，造成汽车转向困难、传动系振动、机件磨损和油耗增加，甚至会损坏传动部舍弗勒贸易（上海）有限公司4 5
