丰田动态扭矩矢量AWD两大技术特征解析

丰田动态扭矩矢量AWD两大技术特征解析





带有后传动系统断开的动态扭矩矢量全轮驱动

扭矩矢量控制四驱系统的主要特点

目前市场上的城市SUV常见的多为适时四驱系统，它们大多是采用纵置离合器布置，将扭矩控制单元布置在纵向传统轴和后主减速器之间，系统可以根据驾驶员的操作意图和车辆工况，自由分配前/后桥的扭矩，而左右之间却不可以自由分配。

扭矩矢量控制四驱系统则是在离合器纵置的基础上升级而来，简单的说，它采用了横置离合器布置，将扭矩控制单元分别布置在主减和左右驱动半轴之间，这样不仅可以调节前后驱动轴的扭矩分配，还可以同时实现后驱动轴左右两侧车轮上的扭矩动态分配，从而提高车辆的机动性和操控性，有效改善转向不足、转向过度以及在湿滑路面的打滑情况。



丰田动态扭矩矢量AWD两项技术特征


丰田DTV-AWD就是这样的扭矩矢量控制四驱系统，丰田在其动态扭矩矢量AWD当中加入了动态扭矩矢量结构（Torque Vectoring Mechanism）-左右两个联轴器（Twin-coupling） ，让这套四轮传动系统能够依照当下驾驶路况，独立调整左右轮的扭矩分配，系统允许后驱动轴左右轮扭矩比从0-100和100-0之间连续调整。在多了扭力分配机构以后，动态扭矩矢量AWD让车辆的转向更加精准，同时也强化了车辆在越野路况时脱困能力。



上图所示为丰田DTV-AWD在铺装道路上的弯道操作，在入弯时减速，通过车身稳定控制系统，使左右车轮差别制动，内侧车轮制动力大于外侧车轮，从而获得横摆力矩，使车辆顺利入弯。在出弯时加速，通过双联轴器调整后驱动轴左右车轮驱动力矩，使外侧车轮驱动力矩大于内侧车轮，产生横摆力矩，使车辆安全出弯。



双联轴器（Twincoupling）概念如上图所示，标注1即为LH/RH Coupling。



传统城市SUV多采用适时四驱系统，只有在必要时才使用电控联轴器将扭矩传递到后轮。AWD系统效率损失主要来自三个方面：阻力损失、拖拽损失和搅拌损失。阻力损失由扭矩传递齿轮啮合产生，拖拽损失取决于系统结构，搅拌损失取决于润滑油的粘度和转速。虽然传统适时四驱系统已经将齿轮啮合阻力竟可能的减小，但是拖拽损失和搅拌损失仍然存在。而这些将是影响四驱系统燃油经济性的主要因素。

为了改善燃油效率，丰田动态扭矩矢量AWD专门配备了特有的传动系统分离装置（Disconnection Mechanism），通过停止传动轴和内部齿轮的旋转，来减少拖拽损失和搅拌损失。在多数工况下，系统采用2WD驱动车辆行驶，在需要时，可以由2WD模式快速切换为4WD模式，比如当车辆起步时，整个传动系统连接起来，提供强大的全轮驱动性能。当车辆进入稳定驾驶状态后，传动轴动力断开，从而大幅减少动力损失，增强四驱系统的燃油经济性。系统可以依据车辆的车速、油门踏板行程、转向角等信息判断分析，自动进行四驱系统的连接和断开。

传动系统分离装置（Disconnection Mechanism）由电磁离合器、凸轮机构和棘轮组成，丰田表示他们是目前全球第一个使用“棘轮式爪形离合器”的四驱系统。为了最大限度的发挥停止传动系统旋转的优点，该机构安装在前端传动装置和后端环形齿轮的内部。此处的环形齿轮不同于一般差速器采用的双面支撑机构，此处环形齿轮采用单面支撑结构。

以前端传动系统分离装置为例进行传动系统分离装置原理分析，如下所示：

1-前差速器，2-输入轴，3-套筒，4-环形齿轮，5-从动齿轮，6-输出轴，7-传动轴

上图3-4区域放大如下图

1-环形齿轮，2-套筒，3-复位弹簧，4-输入轴，5-活塞，6-阀座，7-棘轮2，8-电磁阀，9-钢

连接与断开过程操作如下：

步骤一：

Ø 电磁阀通电

Ø 电枢吸引棘轮2

Ø 在棘轮1和2之间形成角度差

Ø 钢珠被楔住，把棘轮推开

Ø 棘轮1推动活塞进而推动套筒。


小结：

通过在增加双联轴器，使AWD后左右两轮可以实现扭矩自由分配，采用棘轮式爪型离合器可以说是一个低成本的技术方案，大大提升四驱系统的燃油经济性。丰田创新性的将扭矩矢量控制技术以低成本、高效率的方式应用到传统普通车辆上，让更多的消费者可以享受到技术带来的性能与高效，值得称赞。