差速器原理

差速器原理

很好理解,汽车转弯时车轮的轨迹是弧线,这时候处于圆弧内侧的轮子和处于外侧的轮子所走过的距离是不等的,这就需要用不同的转速来弥补这个的差异,它是通过一个行星齿轮机构来完成的。在差速器的设计上,要求满足这样一个基本的等式:左半轴转速+右半轴转速=2 × 行星轮架转速。当汽车直行时,左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处于平衡状态,而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏,并通过半轴反映到半轴齿轮上,迫使行星齿轮产生自转,使外侧半轴转速加快,内侧半轴转速减慢,从而实现两边车轮转速的差异。

差速器的零件名称及图片

最近忙于调校,累的跟狗似的,好久没有写文章了,今天开启差速器篇,希望大家喜欢!这篇先讲讲差速器的基本知识吧!下篇介绍下差速器中的金字招牌,奥迪御用差速器——托森差速器。

为什么需要差速器汽车为什么需要差速器呢?道理很简单啦,拿汽车的前轴举例,车辆在拐弯的时候,内侧的车轮走过的路程要比外侧的车轮要少。

如果左右车轮是一根轴连接的话,会使转弯的时候两侧车轮相互较劲,不仅使转向的时候不稳定,还会使得轮胎在滚动的时候产生滑动,加速轮胎的磨损。

差速器原理 差速器的零件名称及图片

所以,聪明的工程师发明了差速器这个零件。

顾名思义,就是使得动力输出轴上的两侧车轮断开耦合,实现不等速。

不等速只是现象,真正的意义在于实现了动力(扭矩)的不等分配。

汽车的驱动轴必须有差速器,从动轴就不需要啦(大家想想为什么?)对于四驱车而言,则更复杂,需要前后驱动轴的轮间差速器和轴间的差速器共3套差速器(知道为啥四驱车贵了吧!)发动机的动力通过变速箱到减速器再到轴间差速器,轴间差速器将扭矩分配给前轴和后轴;前轴和后轴在通过轮间差速器分配给左右车轮。

结构及工作原理先看看最简单的差速器的工作原理。

请看下面的图示和动画:图1 差速器结构图这是一个老外做的差速器模型。

差速器的奥妙就在于这4个伞齿轮。

图2 等速状态等速状态当两边等速状态时,请看图2。

这时候,你会发现,那两对伞齿轮其实是不工作的,相互之间没有啮合转动,左右车轮的转速也是一样的。

这种时候,车辆是直线行驶的,动力平均分配给左右两个车轮。

图3 差速状态差速状态当认为的将右边车轮固定死的时候,奇迹就发生了!请看图3,你会发现,这个时候4个伞齿轮相互之间是有啮合转动的。

这样就实现了差速。

差速器的弊端世上没有免费的午餐,就拿图3为例,其实是模拟了一种常见的工况:车辆驶入左右附着不对称的路面上,比如左轮陷入了泥浆(冰雪路面)中,右轮在良好的路面上。

这个时候,差速器反而帮了倒忙,它会导致动力全部分配给了左轮,而左轮的路面附着又小,导致左轮一直在快速空转,而右轮虽然附着良好,但没有动力输入,最终使得车辆无法脱困。

具有这种特性的差速器,称之为“开放式差速器”,理解为“最Low的差速器”即可。

为了解决这个问题,工程师发明了很多其他各种差速器,比如:限滑差速器、强制锁止式差速器、带多片离合的差速器等等。

其实,非开放式的差速器的分类和命名很乱,大家不要刻意去记,都只是用不同的方式来解决这个问题而已。

差速器的性能指标对于一个差速器,如何来评价它的好坏呢?主要就是以下几个关键点:能否锁止或限滑(锁止指的是直接通过人为或者电控的方式将左右两根轴耦合,使差速功能消失,帮助车辆脱困;限滑一般指当左右两个车轮转速差达到一定程度后,差速器自动锁死)。

现代汽车的差速器基本都有限滑或锁死功能,对于一些硬派越野车,用的一般都是强制锁死式的差速器。

扭矩分配比,即差速器能够实现左右(或前后)多少的扭矩分配,扭矩分配范围是否足够。

响应速度、噪音、可靠性、布置空间等差速器的分类尽管差速器的分类比较混乱,小P还是列举一些大家默认的分类:开放式差速器(不解释)强制锁止式差速器一般指开放式差速器+锁止机构(差速锁)组成的差速器。

锁止既可以是人为的锁止,也可以通过电控系统根据路况实现自动锁止。

常见的有牙嵌式锁止机构。

图4 牙嵌式锁止机构限滑式差速器限滑顾名思义就是限制两边转速不同。

根据限滑的方式,可以分多片离合器、各种齿轮的巧妙设计、黏性耦合式等。

多片离合器,指的是通过电控控制多片离合器接合来实现差速器的锁止图5 多片离合器式差速器齿轮,依靠各种巧妙的齿轮的设计,如涡轮蜗杆、行星轮机构等实现限滑。

这种差速器的特点是:完全的纯机械,相对于电控实现的限滑而言,其可靠性、响应的速度是最大的卖点。

各种性能车上的中央差速器一般都采用这种形式的差速器结构。

下篇我们介绍的托森差速器就属于这一种。

图6 托森A型差速器黏性耦合式差速器,这种差速器是由多片离合器加上硅油组合而成。

利用硅油摩擦受热膨胀后,迫使离合器片结合来锁定轮间速差,结构最简单且体积小、造价低。

缺点是响应慢,容易过热。

总结比较有趣的是,差速器的核心技术不在于“差速”,反而在于“限滑”。

差速器对于四驱车来说,尤其是中央差速器,是消费者最应该注意的一点。

另外,小P一直觉得差速器的分类实在太过混乱。

各厂家在宣传自己产品的时候,会加上很多花里胡哨的科技名词,大家务必要理解其实现“限滑”的原理,是依靠机械还是依靠电子?是通过多片离合器还是通过齿轮啮合的特性来实现?如果是带锁止的,是机械锁还是电子锁止?。

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