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第一代quattro

第一代quattro开放式中差，可手动锁止

第二代quattro,托森A

1986年奥迪第二代 quattro开始采用托森A型中差，用于奥迪100车型上。主要结构为蜗轮蜗杆。

当该差速器作为轮间差速器使用时，也可以将前蜗杆轴和后蜗杆轴分别与左、右驱动轮半轴相连接。当汽车转向时，左右驱动轮出现转速差，通过啮合的直齿圆柱齿轮相对转动，使一轴转速加快，另一轴转速减慢，实现差速作用

顺便说一下，Q5轮间差速器是开放差速器，轮间限滑是电子控制的刹车。

用于前后轴的中央托森A差速器

用于前后轴的中央托森A差速器

托森A结构：
自发动机的驱动力通过空心轴2 传至差速器壳3。然后，通过蜗轮轴6传到蜗轮5，并传向蜗杆9 和10，前蜗杆轴10 通过差速器齿轮轴1 将驱动力传至前桥，后蜗杆轴9 通过后驱动轴8 将驱动力传至后桥，从而实现前后驱动桥的驱动牵引作用。托森A型的蜗轮轴线垂直于蜗杆轴线。

我是这样理解托森A的工作原理的:
行星轮是蜗轮，前后轴的两个太阳轮是蜗杆，动力通过差速器壳（行星架）传递给行星轮，再由行星轮给太阳轮。记住一点，蜗杆太阳轮可以驱动蜗轮行星轮，反之锁止。
1.正常路面直线行驶时，行星轮只公转，不自转，把动力传递到前后轴太阳轮，前后轴太阳轮转速一致，前后轴驱动力各分50%
2. 正常转弯时，由于前后轴路面附着力良好，但前后轴需要转速差来满足转弯几何限制，前后轴的太阳轮蜗杆驱动行星轮蜗轮产生自转，行星轮公转的同时还自转，使得前后轴有转速差（正常差速）。从蜗杆到蜗轮传动是被允许的，没有锁止，相当于开放差速器。
3. 而当一侧车轴受到阻碍或另一侧车轴打滑空转产生转速差的时候，则受阻侧一开始静止不动，而差速器壳还在旋转，于是带动打滑这一侧蜗轮和蜗杆（半轴）转动，打滑这一侧的蜗轮转动的同时又带动另一侧蜗轮的旋转（蜗轮对间有直齿啮合），但是另一侧蜗轮与另一侧的输出半轴蜗杆有自锁的效果。利用蜗轮行星轮到蜗杆太阳轮的锁止力矩（高内摩擦力），动力更多的传递到有附着力的轴上，传递的多少取决于打滑轴的剩余附着力，剩余附着力越低，前后轴转速差越大，传递到有附着力的轴的驱动力越高，但最多不超过蜗轮蜗杆的内摩擦的锁紧力矩。

第三代quattro

1988年第三代quattro：首次应用于自动挡车型上。 1988年奥迪推出了两套不同的quattro四驱系统，并首次应用在奥迪V8车型上。其中自动挡车型采用的是电控多片离合器式的中央差速器，离合器锁止后可将动力传递到后轴。而手动挡车型依然采用了纯机械式中央差速器(托森A型差速器)。后桥差速器也是托森A。

第四代quattro:托森B

1994年，奥迪第四代 quattro采用了托森B型中差，用于自动变速箱，还是蜗轮蜗杆结构，但采用了平行齿轮（蜗轮）结构，和托森A型一样具有锁止功能，轮间采用了电子限滑EDL。

托森B型中差

第五代quattro

1997年, 奥迪第五代quattro优化了托森A型中央差速器，没有找到中差图。这一代quattro工程师主要针对托森A型差速器进行优化改进，使之具备更为出色的转矩分配能力，同时加强与ESP车身稳定系统密切的配合，提升装备车型的主动安全性能，从容应对各种极限路况。

第六代quattro：托森C

2005年，奥迪第六代quattro 开始采用托森C中差，首先用于Q7（奥迪Q系的首款车型），并用于后来的Q5。托森C型行星轮（蜗轮）的轴线平行于输入和输出轴的轴线，并加入了限滑摩擦片。采用的是行星齿轮蜗轮结构，更加紧凑，由于加入了限滑摩擦片，自动锁止的反应更为迅速。

托森C中行星蜗轮轴线平行于输入和输出轴线，分别与前轴（内圈）蜗杆和后轴（外圈）蜗杆啮合。除了蜗轮蜗杆的限滑能力，由于加入了限滑摩擦片，自动锁止的反应时间也更迅速。在通常情况下，中央差速器以40:60的分配比例将动力传递至前后轴，当遇到特殊路况时，前轮可以根据需要分配到15%～65%的动力，后轮则可以分配到85%～35%的动力。当任何车轮打滑，托森差速器便自动将动力向抓力最强车轴转移。托森C中央差速器主要由差速器外壳，行星蜗轮，太阳轮（前轴蜗杆），环形齿轮（后轴蜗杆）及摩擦盘等组成。行星蜗轮与环形齿轮，太阳轮相互啮合。太阳轮，环形齿轮分别与前驱动轴，后驱动轴连接。
1. 正常直行时，动力由差速器壳传递给行星蜗轮，行星蜗轮只公转不自转，带动太阳轮（前轴蜗杆）和环形齿轮（后轴蜗杆），实现前后轴40:60的动力分配。
2.正常转弯时，和托森A型转弯时原理一样，太阳轮，行星蜗轮，环形齿轮形成差动，不会锁止。
3.当环形齿轮与太阳轮转速不等时（如前驱动轴有打滑趋势，太阳轮和环形齿轮转速不一致，迫使行星蜗轮产生自转运动，由于从蜗轮到蜗杆的传动是锁止的，行星蜗轮的自转会被环形齿轮（后轴蜗杆）锁止（高内摩擦力），于是驱动力更多的传递到后轴蜗杆（环形齿轮）。行星蜗轮的自转运动又会导致环形齿轮或太阳轮轴向运动。太阳轮和环形齿轮的轴向运动会对安装在装置内摩擦盘施加压力产生内摩擦力。这个内摩擦力限制了太阳轮或环形齿圈的相对运动，也就限制了打滑驱动轴运动，从而增加了不打滑驱动轴的转矩。
托森C型的特殊之处是除了自身蜗轮蜗杆的锁止能力外，还把4个摩擦片（配图里4个红色的圆环）集成进去作为限滑部件，行星差速器是专门的齿形，前后轴如果有转速差会迫使行星轮自转，就会引起行星齿轮、太阳轮、环形齿轮三者产生轴向运动，压紧摩擦片产生限滑作用。前后轴转速差别越大，摩擦片压的越紧，驱动力矩越往附着力好的轴转移。所以托森C有着比较宽广的扭矩分配范围。前轴可以根据需要分配到15%～65%的动力，后轴则可以分配到85%～35%的动力。

蜗轮蜗杆的内摩擦加上这4个摩擦片的摩擦力，并不能做到完全锁死，只是起到限滑的作用，如果还不能脱困，就得靠中央差速器锁了，如齿轮齿套的齿式离合器结构，完全锁死。

最新一代奥迪quattro，也就是第七代quattro采用了冠齿中差。冠齿中差最先在RS4,5上应用，随后在奥迪A7和新A6上使用。据说Q5在13年也采用了冠齿中差，也有人说还是托森C，可能真要拆开变速箱才能确定了。后来我找到变速箱维修的专业人士，确认了8AT变速箱内集成的是托森C中差。

集成托森C的8AT

集成托森C的8AT

奥迪Q5托森C局部细节

奥迪Q5托森C局部细节

奥迪Q5托森C局部细节

ZF8AT解剖图，集成托森C中差

再来一张ZF8AT解剖图

奥迪quattro 托森C中差机械自动分配情况下前轴最大65%，后轴最大85%，在ESP介入后可达100% 三个滑轮组脱困时，采用托森中差的奥迪，不能象采用多片离合器中差的奔驰或宝马那样用电子限滑把打滑车轮完全锁死，如果完全锁死，相当于打滑车轮附着条件良好，根据托森中差的工作原理（见我发的帖子），前后轴驱动力会趋于初始分配, 如Q5是前轴40%, 后轴是60%。这样反而不利于把驱动力集中输送到有良好附着力的车轮，降低脱困能力。

另外一种托森C

另外一种托森C，内圈太阳轮连前轴，直径小，外圈太阳轮连后轴，直径大，内外圈直径比为4:6，使得正常行驶时前后轴驱动力比值为4:6，偏后驱

第七代quattro：托森D-冠齿

谈一下冠齿中差原理，本质上都是一开放差速器加限滑摩擦片，先看图:

双离合变速箱中的冠齿中差

冠齿中差也是纯机械，更轻，锁止靠的是行星齿轮自转产生的轴向力压紧多片离合。比托森有更宽的扭矩分配。从变速箱输出的动力输入到冠状齿轮差速器行星齿轮架上，通过行星齿轮向前后冠状齿轮（连接前后轴）传递动力，前后冠状齿轮分别配单组和多组摩擦片。
正常状态下，通过前后冠状齿轮与差速器行星齿轮不同的作用半径实现前后桥40:60的扭矩分配，前后冠状齿轮与行星齿轮相对静止，当前桥或后桥车轮附着力降低（打滑）时，冠状齿轮与行星齿轮发生相对旋转，挤压打滑一侧冠状齿轮压紧摩擦片，使因打滑流失的动力部分通过差速器壳体传递至未打滑的驱动桥，而前后摩擦片组的数量也决定了扭矩分配的范围：根据车辆前后桥附着力情况，前轮的动力在15%-70%之前自动分配，后轮的动力则在30%到85%之间自动分配。

冠齿本质上都是一开放差速器加限滑摩擦片，但摩擦片的存在，高强度使用时会导致过热降低可靠性?

下面是奔驰宝马的全时四驱中差的结构，只不过奥迪quattro是纯机械分配前后轴驱动力的，通过行星齿轮旋转产生的轴向力压紧多片离合及蜗轮蜗杆自锁限滑; 奔驰宝马是通过电机控制的离合器的压紧。其耐久性及稳定性不如托森，长时间越野多片离合会发热失效。

奥迪quattroultra:纵置平台的适时四驱

2016年，奥迪开发了quattro ultra版本，这个版本为适时四驱，主要目的是为了节油。相比普通横置平台的适时四驱，它多了一套后轮分离机构。一般的适时四驱的车是无法实现真正意义上的前桥驱动，主要是因为在前驱情况下，其后轮不是真正意义上的自由，因为后桥轮间有开放式差速器，还有后传动轴，后轮滚动时会带动后传动轴，差速器一起旋转，造成一定的阻力，也浪费了一些动力，这就使其在前驱条件下节能性还是相对较差（普通前驱车的后轮是完全自由的）。 Ultra版中，奥迪为了实现纯前驱，将其中间差速器改成多片离合器，变速箱输出轴与中差一组离合器片以及前桥的传动轴直接连接，另一组离合器片与后传动轴连接，需要纯两驱时，电控多片离合器分离，实现前桥后桥的脱离，再通过嵌牙式离合器实现后轮间脱离, 减少了转动部件，每百公里节油0.3升。

这种新quattro系统不再是“全时启用（permanently on）”，而是“全时可用（permanently available）”（？官方宣传，但此处打个问号），不过因为quattro ultra可以主动开启并保持四驱，所以和通常所说的适时四驱还是有所区别，但与全时四驱完全不同，有人为了好听将“全时好用”也列入全时四驱。在车辆突然失去牵引力的情况下——比如突遇道路结冰情况——奥迪设计的quattro ultra系统在0.25秒内切换至四驱模式，相当于如今的自动变速箱一次换挡的时间。而且除了被动的补救和主动开启，奥迪布置了大量传感器用于对道路条件、车辆行驶状态、驾驶者的驾驶行为等进行监测，每次监测用时10ms，以轮胎是否接近附着极限，以及其他各种数据提前判断是否启用四驱。比如当你关闭ESP或换入S挡，车辆就会将一部分动力（最多50%）输出至后轮，因为它知道你需要驾驶乐趣。

quattro ultra 版4四驱模式下与普通适时四驱一样，前后轴动力分配不如托森C宽广，后轴最多也就可以分配50%的输出动力，这比quattro 托森C全时四驱的非对称动力输出（40：60）有较大差距，Ultra版平时驾驭的时候就是前驱车，偏向于前驱车的表现，容易转向不足，所以同原先quattro车型驾驶起来有比较大的不同；此外，多片离合器式的四驱系统在稳定性和可靠性方面确实要比机械式差一些，真正长时间在非铺装路面上行驶的时候，容易磨损过热，其综合效率和耐久性比机械式的quattro要差不少。

好在，未来quattro Ultra主要针对中低端的奥迪车型（新Q5成低端车型了：（，不开森），高端和运动化定位的车型（如A4, A6的45TFSI， 50TFSI）将继续坚持机械式的四驱系统，注重越野性能的奥迪Q7也不会引入这套系统。

Quattro ultra

多片离合中差

后轴差速器可脱开

下面链接是宝马Xrive与quattro的雪地对比，quattro完胜内有视频。
https://m.toutiao.com/i6426604608453345794/?tt_from=weixin&utm_campaign=client_share&from=singlemessage&app=news_article&utm_source=weixin&iid=10739723606&utm_medium=toutiao_android&wxshare_count=1

欢迎大家去跟帖讨论。

奔驰4Matic

再发些奔驰4Matic，宝马xdrive的四驱结构以及适时四驱的结构。

与奥迪Quattro一样，奔驰4MATIC只是奔驰对旗下四驱系统的命名，不是所有的“4MATIC”都是相同的结构。而标准版4MATIC的核心是4ETS系统（4 Electronic Traction System），这是一套基于ABS的系统，通过ABS的制动力自动分配（EBD）功能，对打滑的车轮单独进行制动，通过开放式差速器将动力传递到其它车轮上，而且这只是基础版本的4MATIC，更加注重越野性能的GL和G，则在此基础上加装了两套多片离合器式差速器和三把牙嵌式差速锁，其余车型的4MATIC则只有中央差速器采用了多片离合器。

在实测中，奔驰4ETS反应非常快，车轮刚开始打滑便及时介入，使得配备4MATIC系统的奔驰都具备不错的脱困能力，但在公路路行驶时，4MATIC系统的局限性便暴露了出来，由于4MATIC是在发现车轮打滑后再被动地去制动打滑车轮或锁止中差（实际上不可能完全锁止），而非主动去分配驱动力，所以在高速行驶时，它的反应不够及时，而且频繁制动会损失动力，同时引起制动系统过热，在速度较低的情况下这种发热并不可怕，但如果是高速行驶的话，能量损失就不小了。所以4MATIC实际上更加偏重于低速越野，高速效果一般。

奔驰GLK 4Matic，也是基于电控多片离合器的全时四驱

行星齿轮组和多片离合器配合实现动力前后轴分配

GLK 4 MATIC，没有看到多片离合器在哪里

第四代4matic+中差，麦格纳的产品，可以看到多片离合器。4Matic+与Quattro ultra功能上有些类似，但4Matic+控制策略并不一样，后桥永远与变速箱输出轴连接在一起，日常主要以后驱为主，特定情况下，电控中央差速器（耦合器）会将动力分配给前桥。

宝马xdrive

这就是宝马的xdrive，后轴是带多片离合器的那根轴, 鉴于xdrive是全时四驱，平常前后轴是40：60的动力分配，说明这个多片离合是并联在分动机构上的，图片看不清楚到底是怎么并联的（可能是通过空心轴）。电控马达可将离合器碟片压在一起。压力越大，传至前轴的动力就越大。压力消失时，离合器碟片分离，所有的动力都传至后轴。

宝马还是偏后驱设定的，后轴与变速箱输出轴直连。X3不能通过只有一个前轮有附着力的了滑轮组，但能过一个后轮有附着力的滑轮组，说明了宝马xdrive的后驱设定。

分动器有齿轮和链条两种，不影响宏观四驱结构。

再说下宝马xdrive耐用性问题， Xdrive其实没有机械式的中央差速器，变速器传递出来的动力直接连通后轴，传动轴前端有一个多片离合器和分动器（可通往前轴），当多片离合器结合时前轴获取动力，分离时前轴没有动力。由于没有桥间差速器，前后轴的转速差完全靠离合器片的相对摩擦来弥合，车辆拐弯和行驶时离合器一直是打滑状态下工作，分动箱没有散热系统，没有强制润滑系统，所有部件都靠飞溅润滑，这就注定离合器的寿命不会太长，所以宝马四驱车型经常会出现拐弯和中低速行驶时车辆耸动的故障。现象和发动机失火，变速箱的变矩器抖颤很像，但是很容易区分，只需要把前桥的传动轴拆掉或拔掉分动箱保险（试车会有故障码）进行路试，如果故障消失就说明是分动箱故障。很多X3, X5, X6跑了4，5万公里分动器就坏了，更别说去越野。SSSS不修只能换总成大约4W左右。

所以宝马Xdrive四驱结构更接近城市suv的适时四驱，对高强度频繁的转速差耐受性不佳，也是好多无知车主开区越野然后四驱坏了的原因。

扭矩小于400 N*M，采用齿轮传动形式, X3, X5都是这种

扭矩大于400N*M，采用链条传动， X6？

一般横置平台的适时四驱

适时四驱的电控多片离合中差能把最多50%的动力传递至后轴，这是由结构决定的。看图，就是一普通开放差速器在后传动轴与差速器壳之间加了组电控离合器，差速器壳体与前轴相连。前轴打滑时，电脑会下指令启动电机，压紧多片离合，将动力传递至后轴，有延迟，而且其耐久性及稳定性不如托森，长时间越野多片离合会发热失效。