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差速器鎖止裝置在車(chē)上起什么作用？

: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2017-07-02

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簡(jiǎn)介汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)離合器、變速器、傳動(dòng)軸，最后傳送到驅(qū)動(dòng)橋再左右分配給半軸驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，在這條動(dòng)力傳送途徑上，驅(qū)動(dòng)橋是最后一個(gè)總成，它的主要部件是減速器和差速器。減速器的作用就是減速增矩，這個(gè)功能完全靠齒輪與齒輪之間的嚙合完成，比較容易理解。而差速器就比較難理解，什么叫差速器，為什么要“差速”？汽車(chē)差速器是驅(qū)動(dòng)轎的主件。它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動(dòng)力的同時(shí)，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿(mǎn)足兩邊車(chē)輪盡可能以純滾動(dòng)的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。功能汽車(chē)在拐彎時(shí)車(chē)輪的軌線(xiàn)是圓弧，如果汽車(chē)向左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè)，在相同的時(shí)間里，右側(cè)輪子走的弧線(xiàn)比左側(cè)輪子長(zhǎng)，為了平衡這個(gè)差異，就要左邊輪子慢一點(diǎn)，右邊輪子快一點(diǎn)，用不同的轉(zhuǎn)速來(lái)彌補(bǔ)距離的差異。如果后輪軸做成一個(gè)整體，就無(wú)法做到兩側(cè)輪子的轉(zhuǎn)速差異，也就是做不到自動(dòng)調(diào)整。為了解決這個(gè)問(wèn)題，早在一百年前，法國(guó)雷諾汽車(chē)公司的創(chuàng)始人路易斯.雷諾就設(shè)計(jì)出了差速器這個(gè)玩意。構(gòu)成普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動(dòng)行星輪架，再由行星輪帶動(dòng)左、右兩條半軸，分別驅(qū)動(dòng)左、右車(chē)輪。差速器的設(shè)計(jì)要求滿(mǎn)足：（左半軸轉(zhuǎn)速）+（右半軸轉(zhuǎn)速）=2（行星輪架轉(zhuǎn)速）。當(dāng)汽車(chē)直行時(shí)，左、右車(chē)輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài)，而在汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)三者平衡狀態(tài)被破壞，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。原理差速器的這種調(diào)整是自動(dòng)的，這里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。例如把一粒豆子放進(jìn)一個(gè)碗內(nèi)，豆子會(huì)自動(dòng)停留在碗底而絕不會(huì)停留在碗壁，因?yàn)橥氲资悄芰孔畹偷奈恢茫ㄎ荒埽?，它自?dòng)選擇靜止（動(dòng)能最?。┒粫?huì)不斷運(yùn)動(dòng)。同樣的道理，車(chē)輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)也會(huì)自動(dòng)趨向能耗最低的狀態(tài)，自動(dòng)地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于外側(cè)輪有滑拖的現(xiàn)象，內(nèi)側(cè)輪有滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的附加力，由于“最小能耗原理”，必然導(dǎo)致兩邊車(chē)輪的轉(zhuǎn)速不同，從而破壞了三者的平衡關(guān)系，并通過(guò)半軸反映到半軸齒輪上，迫使行星齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，使外側(cè)半軸轉(zhuǎn)速加快，內(nèi)側(cè)半軸轉(zhuǎn)速減慢，從而實(shí)現(xiàn)兩邊車(chē)輪轉(zhuǎn)速的差異。驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪若用一根整軸剛性連接，則兩輪只能以相同的角速度旋轉(zhuǎn)。這樣，當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，由于外側(cè)車(chē)輪要比內(nèi)側(cè)車(chē)輪移過(guò)的距離大，將使外側(cè)車(chē)輪在滾動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生滑拖，而內(nèi)側(cè)車(chē)輪在滾動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。即使是汽車(chē)直線(xiàn)行駛，也會(huì)因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動(dòng)半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車(chē)輪的滑動(dòng)。車(chē)輪滑動(dòng)時(shí)不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗，還會(huì)使汽車(chē)轉(zhuǎn)向困難、制動(dòng)性能變差。為使車(chē)輪盡可能不發(fā)生滑動(dòng)，在結(jié)構(gòu)上必須保證各車(chē)輛能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。軸間差速器：通常從動(dòng)車(chē)輪用軸承支承在心軸上，使之能以任何角速度旋轉(zhuǎn)，而驅(qū)動(dòng)車(chē)輪分別與兩根半軸剛性連接，在兩根半軸之間裝有差速器。這種差速器又稱(chēng)為軸間差速器。多軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車(chē)，為使各驅(qū)動(dòng)橋能以不同角速度旋轉(zhuǎn)，以消除各橋上驅(qū)動(dòng)輪的滑動(dòng)，有的在兩驅(qū)動(dòng)橋之間裝有軸間差速器。分類(lèi) 現(xiàn)代汽車(chē)上的差速器通常按其工作特性分為齒輪式差速器和防滑差速器兩大類(lèi)。 1、齒輪式差速器：當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)輪存在轉(zhuǎn)速差時(shí)，差速器分配給慢轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩大于快轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩。這種差速器轉(zhuǎn)矩均分特性能滿(mǎn)足汽車(chē)在良好路面上正常行駛。但當(dāng)汽車(chē)在壞路上行駛時(shí)，卻嚴(yán)重影響通過(guò)能力。例如當(dāng)汽車(chē)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪陷入泥濘路面時(shí)，雖然另一驅(qū)動(dòng)輪在良好路面上，汽車(chē)卻往往不能前進(jìn)（俗稱(chēng)打滑）。此時(shí)在泥濘路面上的驅(qū)動(dòng)輪原地滑轉(zhuǎn)，在良好路面上的車(chē)輪卻靜止不動(dòng)。這是因?yàn)樵谀酀袈访嫔系能?chē)輪與路面之間的附著力較小，路面只能通過(guò)此輪對(duì)半軸作用較小的反作用力矩，因此差速器分配給此輪的轉(zhuǎn)矩也較小，盡管另一驅(qū)動(dòng)輪與良好路面間的附著力較大，但因平均分配轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，使這一驅(qū)動(dòng)輪也只能分到與滑轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪等量的轉(zhuǎn)矩，以致驅(qū)動(dòng)力不足以克服行駛阻力，汽車(chē)不能前進(jìn)，而動(dòng)力則消耗在滑轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪上。此時(shí)加大油門(mén)不僅不能使汽車(chē)前進(jìn)，反而浪費(fèi)燃油，加速機(jī)件磨損，尤其使輪胎磨損加劇。有效的解決辦法是：挖掉滑轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪下的稀泥或在此輪下墊干土、碎石、樹(shù)枝、干草等。 2、防滑差速器：為提高汽車(chē)在壞路上的通過(guò)能力，某些越野汽車(chē)及高級(jí)轎車(chē)上裝置防滑差速器。防滑差速器的特點(diǎn)是，當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪在壞路上滑轉(zhuǎn)時(shí)，能使大部分甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給在良好路面上的驅(qū)動(dòng)輪，以充分利用這一驅(qū)動(dòng)輪的附著力來(lái)產(chǎn)生足夠的驅(qū)動(dòng)力，使汽車(chē)順利起步或繼續(xù)行駛。 Torsen LSD差速器系統(tǒng) 說(shuō)起AWD轎車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)人們不能不想到奧迪Quattro，正是奧迪的大膽創(chuàng)新并義無(wú)反顧才使得越來(lái)越多的人們享受到AWD帶來(lái)的駕駛樂(lè)趣，而奧迪Quattro AWD的核心正是Torsen LSD差速器系統(tǒng)，誰(shuí)能想到電子部件橫行的今天它還保持著機(jī)械的清純。每輛汽車(chē)都要配備有差速器，我們知道普通差速器的作用：第一，它是一組減速齒輪，使從變速箱輸出的高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為正常車(chē)速；第二，可以使左右驅(qū)動(dòng)輪速度不同，也就是在彎道時(shí)對(duì)里外車(chē)輪輸出不同的轉(zhuǎn)速以保持平衡。它的缺陷是在經(jīng)過(guò)濕滑路面時(shí)就會(huì)因打滑失去牽引力。而如果給差速器增加限滑功能就能滿(mǎn)足轎車(chē)在惡劣路面具有良好操控性的需求了，這就是限滑差速器(Limited Slip Differential，簡(jiǎn)稱(chēng)LSD)。全輪驅(qū)動(dòng)轎車(chē)AWD系統(tǒng)的基本構(gòu)成是具有3個(gè)差速器，它們分別控制著前輪、后輪、前后驅(qū)動(dòng)軸扭矩分配。這3個(gè)差速器不只是人們常見(jiàn)的簡(jiǎn)單差速器，它們是LSD差速器，帶有自鎖功能以保證在濕滑路面輪胎發(fā)生打滑時(shí)驅(qū)動(dòng)輪始終保持有充足的扭矩輸出從而在惡劣路況獲得良好的操控。世界上的LSD差速器有好幾種形式，今天我們就來(lái)看看Torsen自鎖差速器系統(tǒng)。 Torsen這個(gè)名字的由來(lái)取自Torque-sensing Traction——感覺(jué)扭矩牽引，連品牌名稱(chēng)都是從牽引力控制中得來(lái)的，夠?qū)I(yè)吧！ - Torsen的核心是蝸輪、蝸桿齒輪嚙合系統(tǒng) 從Torsen差速器的結(jié)構(gòu)視圖中我們可以看到雙蝸輪、蝸桿結(jié)構(gòu)，正是它們的相互嚙合互鎖以及扭矩單向地從蝸輪傳送到蝸桿齒輪的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)了差速器鎖止功能，正是這一特性限制了滑動(dòng)。在彎道行駛沒(méi)有車(chē)輪打滑時(shí)，前、后差速器的作用是傳統(tǒng)差速器，蝸桿齒輪不影響半軸輸出速度的不同。如車(chē)向左轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)車(chē)輪比差速器快，而左側(cè)速度低，左右速度不同的蝸輪能夠嚴(yán)密地匹配同步嚙合齒輪。此時(shí)蝸輪蝸桿并沒(méi)有鎖止，因?yàn)榕ぞ厥菑奈佪喌轿仐U齒輪。當(dāng)右側(cè)車(chē)輪打滑時(shí)，蝸輪蝸桿組件發(fā)揮作用，如是傳統(tǒng)差速器將不會(huì)傳輸動(dòng)力到左輪。對(duì)于Torsen LSD差速器，此時(shí)快速旋轉(zhuǎn)的右側(cè)半軸將驅(qū)動(dòng)右側(cè)蝸桿，并通過(guò)同步嚙合齒輪驅(qū)動(dòng)左側(cè)蝸桿，此時(shí)蝸輪蝸桿特性發(fā)揮作用。當(dāng)蝸桿驅(qū)動(dòng)蝸輪時(shí)，它們就會(huì)鎖止，左側(cè)蝸桿和右側(cè)蝸桿實(shí)現(xiàn)互鎖，保證了非打滑車(chē)輪具有足夠的牽引力。 - Torsen差速器的特點(diǎn) Torsen差速器是恒時(shí)4驅(qū)，牽引力被分配到了每個(gè)車(chē)輪，于是就有了良好的彎道、直線(xiàn)(干/濕)駕駛性能。Torsen自鎖中心差速器確保了前后輪均一的動(dòng)力分配。任何速度的不同，如前輪遇到冰面時(shí)，系統(tǒng)會(huì)快速做出反應(yīng)，75%的扭矩會(huì)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速慢的車(chē)輪，在這里也就是后輪。 Torsen差速器實(shí)現(xiàn)了恒時(shí)、連續(xù)扭矩控制管理，它持續(xù)工作，沒(méi)有時(shí)間上的延遲，但不介入總扭矩輸出的調(diào)整，也就不存在著扭矩的損失，與牽引力控制和車(chē)身穩(wěn)定控制系統(tǒng)相比具有更大的優(yōu)越性。因?yàn)闆](méi)有傳統(tǒng)的自鎖差速器所配備的多片式離合器，也就不存在著磨損，并實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)。純機(jī)械LSD具有良好的可靠性。 Torsen差速器可以與任何變速器、分動(dòng)器實(shí)現(xiàn)匹配，與車(chē)輛其它安全控制系統(tǒng)ABS、TCS(Traction Control Systems，牽引力控制)、SCS(Stability Control Systems，車(chē)身穩(wěn)定控制)相容。Torsen差速器是純機(jī)械結(jié)構(gòu)，在車(chē)輪剛一打滑的瞬間就會(huì)發(fā)生作用，它具有線(xiàn)性鎖止特性，是真正的恒時(shí)四驅(qū)，在平時(shí)正常行駛時(shí)扭矩前后分配是50∶50。缺點(diǎn)是它的價(jià)格很貴。 - 今天Torsen差速器已經(jīng)生產(chǎn)到了第3代 Torsen新一代也就是第3代T-3差速器是理想的中間差速器。T-3仍然在行星齒輪外圈使用了蝸輪式齒輪，但它的結(jié)構(gòu)更加緊湊，外觀(guān)尺寸也更小，正常情況下的扭矩分配是50∶50， T-3前后的扭矩分配從65∶35到35∶65線(xiàn)性分配。 T-3雙差速器系統(tǒng)可以直接提供前左、前右、后輪3向扭矩輸出，非常適合于以前驅(qū)為基礎(chǔ)的AWD車(chē)型。作為最主要的四驅(qū)轎車(chē)生產(chǎn)商，奧迪一直在堅(jiān)持使用Torsen差速器?，F(xiàn)在使用Torsen差速器用于A(yíng)WD車(chē)型的公司越來(lái)越多，有福特、通用、奧迪、豐田和大眾等公司。在今天這個(gè)電子的時(shí)代，純機(jī)械系統(tǒng)以它的牢固可靠性而保持著獨(dú)有的位置。衛(wèi) 東/文: 回答者：網(wǎng)友

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