一、汽车差速器研究现状
提升经济性和动力性是目前汽车行业的发展方向。将汽车零部件进行改良创新，才能够实现动力性和经济性的相互协调，作为核心部件的差速器正在不断的研发改进。国外差异性研究水平远远领先于国内，日本丰田、本田、德国港齿轮、美国伊顿和格里森等龙头企业，掌控着最为重要的核心技能和技术。一直以来，对汽车差速器新技术不断研究的目的在于加强车辆的安全性能和越野性能。
近年来，我国汽车差速器市场发展迅速，差速器的种类也变得丰富，性能也越来越完善。目前国内制造业整体水平与世界先进水平仍存在差距，因此应用最广泛、应用最多的是对整体工业水平要求不高的对称式锥齿轮差速机，差速器在国内正在进行跨越式的发展。目前，对称式锥齿轮差速器是最为常见的汽车差速器，同时还有很多其他功能的差速器，包括强制锁止式差速器、高摩擦自锁式差速器、轮间差速器、防滑差速器和托森差速器等。在各种差速器中，托森差速器可以将由于转轴较大或者较小时差速器自动锁死和失效的问题解决。
二、差速器的结构特点及分析
差速器概述
汽车差速器主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮和齿轮架等部件构成。汽车转弯或在路况恶劣的道路上驾驶时，差速器能够确保汽车左右两边车轮的转动的速度是不同的，从而确保汽车的驱动轮不与地面打滑。汽车安装差速器是为了能够调整左右两侧车轮的转速的，当汽车处于四轮驱动模式时，发动机驱动四个车轮。因此，汽车的四个车轮就必须作为整体连接在一起，如果装配在一起后，汽车在转弯时就百分之百不可能以相同的速度旋转，因此为了能够让汽车转弯时旋转速度大体不变，差速器就被添加了进来，用来调整前后车轮的转速。
汽车差速器的分类
差速器可以概况分为开放式差速器、锁止式差速器和限滑式差速器三类。
①开放式差速器。开放式差速器是一种运用最为广泛的差速器，它向左右两侧驱动半轴分配的扭矩大小是相同的。当汽车处于直线行驶时，左、右车轮受力并不存在不同，左右两半轴齿轮之间的转速是一样的。半轴齿轮相当直接与车轮相连，在经过动力传递之后，车轮得到的转速和最初从动齿圈的转速并没有发生变化。当车辆处于转弯时，内侧车轮的转速必须要比外内侧的转速低，此时就需要行星齿轮发生作用，让左右两半轴齿轮出现轻微的转速差，而且在这个过程中，扭矩的传递并没有被中断。缺点是差速器分配的动力有时会全部输出到阻力最小的车轮，造成空转。
②限滑差速器。基于开放式差速器存在各种问题，限滑差速器应运而生。在原来设计的基础上，限滑差速器增加了弹簧压盘和离合器组件。当汽车转向时，由限滑差速器产生的力可以使离合器和半轴齿轮产生相对滑动的状态，两边的驱动半轴就会具有完全不同的转速，但在分离离合器时，离合器材料和弹簧组件表面摩擦同时进行扭矩分配。限滑差速器可以保证差速器在转动时不会发生空转。
③锁止式差速器。锁止式差速器是开放式差速器发展过后的另一种系列，驱动桥实际上相当于一根实心轴，两半轴齿轮一般由电动气动或者是液压机构锁止在一起。配备锁止式差速器的车辆一般都是越野车或越野赛车，因为此类车辆经常会在路况极差的条件下行驶，很多时候一侧车轮会离开地面，而锁止式差速器相当于把两侧车轮直接连为一体，因此，转速也就完全一样。
三、托森差速器
托森差速器 (Torsen) 是限滑差速器的一个类别，主要为牵引力自感应式扭矩分配，也就是说扭矩的输出是根据车辆实际的需求进行分配。托森差速器最主要的两个结构是蜗轮齿轮啮合系统和蜗杆齿轮啮合系统，正是因为扭矩从蜗轮到蜗杆齿轮的构造，才能完成双蜗轮蜗杆之间的相互咬合互锁功能，保障车辆在行驶时不发生打滑的状况，从而精准实现差速器的锁止功能。车辆在不打滑、弯道行驶时，当汽车向右侧行驶时，汽车的内侧车轮转速较快，汽车的外侧车轮转速相对较慢。托森差速器通过左侧半轴驱动左侧蜗杆，同时通过借助同步咬合的齿轮驱动右侧车轮，但当蜗杆驱动蜗轮时，差速器会自动锁止两侧蜗杆。基于上述原理，汽车正常行驶(不打滑)，能保证足够的牵引力。
Torsen 差速器保证汽车在各种路况行驶时保持良好的性能。相比于其它的差速器，托森差速器并没有配备多片式离合器，这是在结构设计上的主要差别。因此，在转动过程中不会产生摩擦，从而不会对零件产生磨损。Torsen 差速器可以和分配器、变速器共同使用，具有较高的可靠性，能够兼容车辆的其它控制系统，例如安全控制系统等。
不足之处在于，Torsen 差速器复杂的结构使得制造和加工的难度变大，成本过高，因此更多的应用于高端车辆;另一方面，也会造成汽车自重过大，装配托森加速器的汽车加速性能比其他加速器的车辆差一些。托森加速器是典型的纯机械设计，所以需要高精度的加工和高强度的材料及制造工艺。
托森差速器的结构
托森型差速器与其他类型的差速器一样，由主动部分、从动部分和连接主从动部分的差速机构等三部分组成。以轮间差速器为例，主动部分指主减速器的从动齿轮盘和差速器外壳，这两部分是固连的。从动部分指左右两侧的半轴齿轮和两侧的半轴，它们是通过花键连接。差速机构指分布在半轴齿轮周围的六个行星齿轮。
托森差速器避免其他差速器的不足之处，作为限滑差速器，仅通过机械传动来实现的扭矩差，它通过各个轮子的牵引力需求合理分配扭矩，实现随时随地的扭矩控制管理。汽车行驶过程中，根据机械的灵敏反应来判断，基本不存在扭矩损失和时间延迟，相比于车身稳定控制系统和牵引力控制更完善可行。
托森差速器的工作原理
托森差速器工作原理图见图 2。
设前蜗杆传递转速为 n1，后蜗杆传递转速为 n2，差速器壳的转速为 n0。前蜗杆轴驱动转矩为 B1，后蜗杆驱动轴转矩为 B2，差速器壳转矩为 B0。
当 n1 = n2 时，汽车状态为直线行驶。发动机的动力先由空心轴传递给蜗轮轴，再传递给蜗轮，最后传至蜗杆。前后蜗轮分别将发动机传递过来的动力传递至前后桥，由于两者的转速相同，所以蜗轮与蜗杆之间是相对静止的，n1 = n2 = n0，所以转矩也平均分配，即有 B0=B1+B2。
当 n1 ≠ n2 时，汽车行驶状态为弯道行驶，差速器壳体一直在旋转，n0 ≠ 0，前后蜗杆也随着差速器壳体旋转，两轴之间的转速差通过的圆柱齿轮的相对转动来实现。只有当两轴速度差相差较小的情况下，才能进行差速。
托森差速器通过蜗轮蜗杆传动副的内摩擦力矩来进行分配，蜗轮螺旋角和传动副摩擦系数决定了传动效率。传动副的摩擦情况主要决定传动效率，主要取决于两侧转速，因为螺旋角是一个恒定量。当 n1、n2 相近时，两侧轴的转速差被直齿圆柱齿轮降低。当 n1 较高时，对该车轮的空转被差速器较大抵制，输入转矩会被输出到后端输出轴上一大部分。当 n2=0 时，输入转矩就会全部输出到后轴蜗杆上，这时差速器将会自动的被锁死。
四、小结
差速器是汽车的关键核心部件，差速器的性能直接关系到整车的动力性、经济性和安全性。本文主要分析了国内外差速器的研究现状，对差速器的分类进行了介绍，重点分析了差速器的结构和原理，希望能够抛砖引玉，为差速器进一步的研究和分析提供帮助。
参考文献略.