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中央差速器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速旋轉,滿足兩邊車輪儘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。

1原理

汽車發動機的動力經離合器、變速器、傳動軸,最後傳送到驅動橋再左右分配給半軸驅動車輪,在這條
中央差速器

  中央差速器

動力傳送途徑上,驅動橋是最後一個總成,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,什麼叫差速器,為什麼要「差速」? 汽車差速器是驅動轎的主件。 汽車在拐彎時車輪的軌線是圓弧,如果汽車向左轉彎,圓弧的中心點在左側,在相同的時間裡,右側輪子走的弧線比左側輪子長,為了平衡這個差異,就要左邊輪子慢一點,右邊輪子快一點,用不同的轉速來彌補距離的差異。 如果後輪軸做成一個整體,就無法做到兩側輪子的轉速差異,也就是做不到自動調整。為了解決這個問題,早在一百年前,法國雷諾汽車公司的創始人路易斯.雷諾就設計出了差速器這個玩意。 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。發動機的動力經傳動軸進入差速器,直接驅動行星輪架,再由行星輪帶動左、右兩條半軸,分別驅動左、右車輪。差速器的設計要求滿足:(左半軸轉速)+(右半軸轉速)=2(行星輪架轉速)。當汽車直行時,左、右車輪與行星輪架三者的轉速相等處於平衡狀態,而在汽車轉彎時三者平衡狀態被破壞,導致內側輪轉速減小,外側輪轉速增加。 這種調整是自動的,這裡涉及到「最小能耗原理」,也就是地球上所有物體都傾向於耗能最小的狀態。例如把一粒豆子放進一個碗內,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(動能最小)而不會不斷運動。同樣的道理,車輪在轉彎時也會自動趨向能耗最低的狀態,自動地按照轉彎半徑調整左右輪的轉速。當轉彎時,由於外側輪有滑拖的現象,內側輪有滑轉的現象,兩個驅動輪此時就會產生兩個方向相反的附加力,由於「最小能耗原理」,必然導致兩邊車輪的轉速不同,從而破壞了三者的平衡關係,並通過半軸反映到半軸齒輪上,迫使行星齒輪產生自轉,使外側半軸轉速加快,內側半軸轉速減慢,從而實現兩邊車輪轉速的差異。差速器並不是只在汽車轉彎的時候起作用,汽車在不平的路面上行駛時也是起作用的。可以這麼說,任何情況下只要左右兩個車輪的速度不一樣那就是差速器在起作用。

2分類

不同的差速器,所採用的鎖止方式是不同的,現在常見的差速器鎖,大致有以下幾種鎖止方式:強制鎖止式、高摩擦自鎖式、牙嵌式、托森式和粘性耦合式。其中牙嵌式常用於中重型貨車,在此就不作詳述了。

3鎖止方式

不同的差速器,所採用的鎖止方式是不同的,現在常見的差速器鎖,大致有以下幾種鎖止方式:強制鎖止式、高摩擦自鎖式、牙嵌式、托森式和粘性耦合式。其中牙嵌式常用於中重型貨車,在此就不作詳述了。
高摩擦自鎖式
高摩擦自鎖式有摩擦片式和滑塊凸輪式等結構。摩擦片式通過摩擦片之間相對滑轉時產生的摩擦力矩來使差速器鎖止,這種差速鎖結構簡單,工作平穩,在轎車和輕型汽車上最常見;滑塊凸輪式利用滑塊和凸輪之間較大的摩擦力矩來使差速器鎖止,它可以在很大程度上提高汽車的通過性能,但是結構複雜,加工要求高,摩擦件磨損較大,成本較高。以上兩種高摩擦自鎖式差速器鎖都可以在一定範圍內分配左右兩側車輪的輸出轉矩,並且接入脫離都是自動進行,因此應用日益廣泛。
粘性耦合式
目前,部分四輪驅動轎車上還採用粘性耦合聯軸器作為差速器使用。這種新型的差速器使用的是硅油作為傳遞轉矩的介質。硅油具有很高的熱膨脹係數,當兩車軸的轉速差過大時,硅油溫度急劇上升,體積不斷膨脹,硅油推動摩擦葉片緊密結合,這是粘性耦合器兩端驅動軸直接聯成一體,即粘性耦合器鎖死。這種現象被稱為「駝峰現象」。這種現象的發生極其迅速,差速器驟然鎖死,因此車輛很容易脫離拋錨地。一旦挍油停止之後,硅油的溫度逐漸下降,直至充分冷卻后,駝峰現象才會消失。鑒於粘性耦合器傳遞轉矩柔和平穩,差速響應快,它被推廣運用到了驅動橋的軸間差速系統,當作軸間差速器,使全輪驅動轎車的性能大幅度的提高。

4弊端

鎖止前後差速器后的問題
上面說到分時四驅在公路上的危險性,如果我們在分時四驅狀態下進一步鎖止了前後橋的差速器,那麼車輛在公路上實現轉向幾乎不可能。在正常行駛過程中前後橋差速器的突然鎖止,將極易引起車輛的顛覆。

鎖止差速器對四驅系統的損壞

鎖止中央差速器和前後橋差速器后,發動機的動力很可能會從打滑的車輪上集中到仍有附著力的車輪,但是,車輛傳動系的設計是讓引擎的扭矩平分給四個車輪,假如只有一、兩車輪有附著力,它們獲得的扭矩將可能超過傳動系所能承受的範圍。舉例來講,一輛掛入分時四驅並鎖止前後橋差速器的越野車,三個輪子因為地面的泥濘而失去附著力,那麼這時發動機100%的動力便加在有附著力車輪的那根半軸上,如果附著力和車輛行駛阻力都很大時,發動機的巨大扭力將足以扭斷這個車輪相關的半軸。所以在使用差速器鎖時,對車輛的控制將變得非常重要。
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