汽車差速器結構原理解析
發(fā)動機動力輸出是需經(jīng)過一系列的傳動機構才傳遞到驅動輪的,其中非常重要的一環(huán)就是差速器了。差速器是如何實現(xiàn)差速的?本文將對差速器的結構原理進行解析。
1● 為什么要用差速器?
汽車在轉彎時,車輪做的是圓弧的運動,那么外側車輪的轉速必然要高于內(nèi)側車輪的轉速,存在一定的速度差,在驅動輪上會造成相互干涉的現(xiàn)象。由于非驅動輪左右兩側的輪子是相互獨立的,互不干涉。

驅動輪如果直接通過一根軸剛性連接的話,兩側輪子的轉速必然會相同。那么在過彎時,內(nèi)外兩側車輪就會發(fā)生干涉的現(xiàn)象,會導致汽車轉彎困難,所以現(xiàn)在汽車的驅動橋上都會安裝差速器。

布置在前驅動橋(前驅汽車)和后驅動橋(后驅汽車)的差速器,可分別稱為前差速器和后差速器,如安裝在四驅汽車的中間傳動軸上,來調(diào)節(jié)前后輪的轉速,則稱為中央差速器。
2● 差速器是如何工作的
一般的差速器主要是由兩個側齒輪(通過半軸與車輪相連)、兩個行星齒輪(行星架與環(huán)形齒輪連接)、一個環(huán)形齒輪(動力輸入軸相連)。

那差速器是怎樣工作的呢?傳動軸傳過來的動力通過主動齒輪傳遞到環(huán)齒輪上,環(huán)齒輪帶動行星齒輪軸一起旋轉,同時帶動側齒輪轉動,從而推動驅動輪前進。

當車輛直線行駛時,左右兩個輪受到的阻力一樣,行星齒輪不自轉,把動力傳遞到兩個半軸上,這時左右車輪轉速一樣(相當于剛性連接)。

當車輛轉彎時,左右車輪受到的阻力不一樣,行星齒輪繞著半軸轉動并同時自轉,從而吸收阻力差,使車輪能夠與不同的速度旋轉,保證汽車順利過彎。
3● 為何又要把差速器鎖死?
了解差速器的原理后就不難理解,如果當某一側車輪的阻力為0(如車輪打滑),那么另一側車輪的阻力相對于車輪打滑的一側來說太大了,行星齒輪只能跟著殼體一起繞著半軸齒輪公轉,同時自身還會自轉。這樣的話就會把動力全部傳遞到打滑的那一側車輪,車輪就只能原地不動了。

所以為了應付差速器這一弱點,就會在差速器采用限滑或鎖死的方法,在汽車驅動輪失去附著力時減弱或讓差速器失去差速作用,是左右兩側驅動輪都可以得到相同的扭矩。
4● 什么是限滑差速器?
為了防止車輪打滑而無法脫困的弱點,差速器鎖應用而生。但是差速器的鎖死裝置在分離和接合時會影響汽車行駛的穩(wěn)定性。而限滑差速器(LSD)啟動柔和,有較好的駕駛穩(wěn)定性和舒適性,不少城市SUV和四驅轎車都采用限滑差速器。

限滑差速器主要通過摩擦片來實現(xiàn)動力的分配。其殼體內(nèi)有多片離合器,一旦某組車輪打滑,利用車輪差的作用,會自動把部分動力傳遞到?jīng)]有打滑的車輪,從而擺脫困境。不過在長時間重負荷、高強度越野時,會影響它的可靠性。
5● 托森差速器是如何工作?

跟前面說的環(huán)形齒輪結構的差速器不同的是,托森差速器內(nèi)部為蝸輪蝸桿行星齒輪結構。托森差速器一般在四驅汽車上作為中央差速用。

它的工作是純機械的而無需任何電子系統(tǒng)介入,基本原理是利用蝸輪蝸桿的單向傳動(運動只能從蝸桿傳遞到蝸輪,反之發(fā)生自鎖)特性,因此比電子液壓控制的中央差速系統(tǒng)能更及時可靠地調(diào)節(jié)前后扭矩分配。


上圖為奧迪A4 Quattro四驅系統(tǒng)中,托森中央差速器(Torsen)在不同路況時對前后輪的動力分配情況。
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