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汽車的“差速器”有什么作用？

: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-06-18

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簡介　　汽車發(fā)動機的動力經(jīng)離合器、變速器、傳動軸，最后傳送到驅(qū)動橋再左右分配給半軸驅(qū)動車輪，在這條動力傳送途徑上，驅(qū)動橋是最后一個總成，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”？　　汽車差速器是驅(qū)動轎的主件。它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。功能　　汽車在拐彎時車輪的軌線是圓弧，如果汽車向左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點在左側(cè)，在相同的時間里，右側(cè)輪子走的弧線比左側(cè)輪子長，為了平衡這個差異，就要左邊輪子慢一點，右邊輪子快一點，用不同的轉(zhuǎn)速來彌補距離的差異。　　如果后輪軸做成一個整體，就無法做到兩側(cè)輪子的轉(zhuǎn)速差異，也就是做不到自動調(diào)整。為了解決這個問題，早在一百年前，法國雷諾汽車公司的創(chuàng)始人路易斯.雷諾就設(shè)計出了差速器這個玩意。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)動機的動力經(jīng)傳動軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動行星輪架，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分別驅(qū)動左、右車輪。差速器的設(shè)計要求滿足：（左半軸轉(zhuǎn)速）+（右半軸轉(zhuǎn)速）=2（行星輪架轉(zhuǎn)速）。當(dāng)汽車直行時，左、右車輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài)，而在汽車轉(zhuǎn)彎時三者平衡狀態(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)一個碗內(nèi)，豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁，因為碗底是能量最低的位置（位能），它自動選擇靜止（動能最?。┒粫粩噙\動。同樣的道理，車輪在轉(zhuǎn)彎時也會自動趨向能耗最低的狀態(tài)，自動地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速?！　‘?dāng)轉(zhuǎn)彎時，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，兩個驅(qū)動輪此時就會產(chǎn)生兩個方向相反的附加力，由于“最小能耗原理”，必然導(dǎo)致兩邊車輪的轉(zhuǎn)速不同，從而破壞了三者的平衡關(guān)系，并通過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，從而實現(xiàn)兩邊車輪轉(zhuǎn)速的差異?！　◎?qū)動橋兩側(cè)的驅(qū)動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)汽車轉(zhuǎn)向行駛時，由于外側(cè)車輪要比內(nèi)側(cè)車輪移過的距離大，將使外側(cè)車輪在滾動的同時產(chǎn)生滑拖，而內(nèi)側(cè)車輪在滾動的同時產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。即使是汽車直線行駛，也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車輪的滑動?！　≤囕喕瑒訒r不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗，還會使汽車轉(zhuǎn)向困難、制動性能變差。為使車輪盡可能不發(fā)生滑動，在結(jié)構(gòu)上必須保證各車輛能以不同的角速度轉(zhuǎn)動?！　≥S間差速器：通常從動車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)動車輪分別與兩根半軸剛性連接，在兩根半軸之間裝有差速器。這種差速器又稱為軸間差速器?！　《噍S驅(qū)動的越野汽車，為使各驅(qū)動橋能以不同角速度旋轉(zhuǎn)，以消除各橋上驅(qū)動輪的滑動，有的在兩驅(qū)動橋之間裝有軸間差速器。分類　　現(xiàn)代汽車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?！　?、齒輪式差速器：當(dāng)左右驅(qū)動輪存在轉(zhuǎn)速差時，差速器分配給慢轉(zhuǎn)驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩大于快轉(zhuǎn)驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩。這種差速器轉(zhuǎn)矩均分特性能滿足汽車在良好路面上正常行駛。但當(dāng)汽車在壞路上行駛時，卻嚴(yán)重影響通過能力。例如當(dāng)汽車的一個驅(qū)動輪陷入泥濘路面時，雖然另一驅(qū)動輪在良好路面上，汽車卻往往不能前進(jìn)（俗稱打滑）。此時在泥濘路面上的驅(qū)動輪原地滑轉(zhuǎn)，在良好路面上的車輪卻靜止不動。這是因為在泥濘路面上的車輪與路面之間的附著力較小，路面只能通過此輪對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，使這一驅(qū)動輪也只能分到與滑轉(zhuǎn)驅(qū)動輪等量的轉(zhuǎn)矩，以致驅(qū)動力不足以克服行駛阻力，汽車不能前進(jìn)，而動力則消耗在滑轉(zhuǎn)驅(qū)動輪上。此時加大油門不僅不能使汽車前進(jìn)，反而浪費燃油，加速機件磨損，尤其使輪胎磨損加劇。有效的解決辦法是：挖掉滑轉(zhuǎn)驅(qū)動輪下的稀泥或在此輪下墊干土、碎石、樹枝、干草等?！　?、防滑差速器：為提高汽車在壞路上的通過能力，某些越野汽車及高級轎車上裝置防滑差速器。防滑差速器的特點是，當(dāng)一側(cè)驅(qū)動輪在壞路上滑轉(zhuǎn)時，能使大部分甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給在良好路面上的驅(qū)動輪，以充分利用這一驅(qū)動輪的附著力來產(chǎn)生足夠的驅(qū)動力，使汽車順利起步或繼續(xù)行駛。 Torsen LSD差速器系統(tǒng)　　說起AWD轎車驅(qū)動系統(tǒng)人們不能不想到奧迪Quattro，正是奧迪的大膽創(chuàng)新并義無反顧才使得越來越多的人們享受到AWD帶來的駕駛樂趣，而奧迪Quattro AWD的核心正是Torsen LSD差速器系統(tǒng)，誰能想到電子部件橫行的今天它還保持著機械的清純。　　每輛汽車都要配備有差速器，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)化為正常車速；第二，可以使左右驅(qū)動輪速度不同，也就是在彎道時對里外車輪輸出不同的轉(zhuǎn)速以保持平衡。它的缺陷是在經(jīng)過濕滑路面時就會因打滑失去牽引力。而如果給差速器增加限滑功能就能滿足轎車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，簡稱LSD)。全輪驅(qū)動轎車AWD系統(tǒng)的基本構(gòu)成是具有3個差速器，它們分別控制著前輪、后輪、前后驅(qū)動軸扭矩分配。這3個差速器不只是人們常見的簡單差速器，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)生打滑時驅(qū)動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，今天我們就來看看Torsen自鎖差速器系統(tǒng)?！　orsen這個名字的由來取自Torque-sensing Traction——感覺扭矩牽引，連品牌名稱都是從牽引力控制中得來的，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)造實現(xiàn)了差速器鎖止功能，正是這一特性限制了滑動?！　≡趶澋佬旭倹]有車輪打滑時，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。如車向左轉(zhuǎn)時，右側(cè)車輪比差速器快，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。此時蝸輪蝸桿并沒有鎖止，因為扭矩是從蝸輪到蝸桿齒輪?！　‘?dāng)右側(cè)車輪打滑時，蝸輪蝸桿組件發(fā)揮作用，如是傳統(tǒng)差速器將不會傳輸動力到左輪。對于Torsen LSD差速器，此時快速旋轉(zhuǎn)的右側(cè)半軸將驅(qū)動右側(cè)蝸桿，并通過同步嚙合齒輪驅(qū)動左側(cè)蝸桿，此時蝸輪蝸桿特性發(fā)揮作用。當(dāng)蝸桿驅(qū)動蝸輪時，它們就會鎖止，左側(cè)蝸桿和右側(cè)蝸桿實現(xiàn)互鎖，保證了非打滑車輪具有足夠的牽引力?！　? Torsen差速器的特點　　Torsen差速器是恒時4驅(qū)，牽引力被分配到了每個車輪，于是就有了良好的彎道、直線(干/濕)駕駛性能。Torsen自鎖中心差速器確保了前后輪均一的動力分配。任何速度的不同，如前輪遇到冰面時，系統(tǒng)會快速做出反應(yīng)，75%的扭矩會轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速慢的車輪，在這里也就是后輪?！　orsen差速器實現(xiàn)了恒時、連續(xù)扭矩控制管理，它持續(xù)工作，沒有時間上的延遲，但不介入總扭矩輸出的調(diào)整，也就不存在著扭矩的損失，與牽引力控制和車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)相比具有更大的優(yōu)越性。因為沒有傳統(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，并實現(xiàn)了免維護(hù)。純機械LSD具有良好的可靠性?！　orsen差速器可以與任何變速器、分動器實現(xiàn)匹配，與車輛其它安全控制系統(tǒng)ABS、TCS(Traction Control Systems，牽引力控制)、SCS(Stability Control Systems，車身穩(wěn)定控制)相容。Torsen差速器是純機械結(jié)構(gòu)，在車輪剛一打滑的瞬間就會發(fā)生作用，它具有線性鎖止特性，是真正的恒時四驅(qū)，在平時正常行駛時扭矩前后分配是50∶50。缺點是它的價格很貴?！　? 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車型?！　∽鳛樽钪饕乃尿?qū)轎車生產(chǎn)商，奧迪一直在堅持使用Torsen差速器?，F(xiàn)在使用Torsen差速器用于AWD車型的公司越來越多，有福特、通用、奧迪、豐田和大眾等公司。在今天這個電子的時代，純機械系統(tǒng)以它的牢固可靠性而保持著獨有的位置。: 回答者：網(wǎng)友

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