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汽車轉彎離不了 傳動技術解讀之差速器


       可能很多人覺得開車轉彎需要方向盤和轉向機就行了,但是還有一個部件也在默默發揮作用,這就是差速器。顧名思義,差速器就是讓各個車輪(通常是驅動輪)能以不同轉速轉動的部件,沒有它,汽車無法實現穩定而高速在彎道行駛,轉向也變得非常困難。與離合器一樣,差速器也是門類眾多,我們今天也只能是點到為止。

 

■ 普通開放式差速器

 

功用:將動力傳遞到兩個車輪或車軸,但沒有限滑能力

 

① 傘狀齒輪差速器——便宜量又足

目前乘用車上開放式差速器占據了大部分,而其中對稱式錐齒輪(或稱傘狀齒輪)差速器又是主力中的主力,它的結構和樣子可以參照下圖。傘狀齒輪差速器的特點是結構簡單,制造成本低,所以得到廣泛應用。

除開當做后差速器和前差速器之外,傘狀齒輪依然可以作為中央差速器,尤其是很多基于機械式中央差速器的全時四驅車型都采用這種結構。

 

② 行星齒輪差速器——多數充當中央差速器

行星齒輪組也能作為差速器使用,這和它靈活的動力流向有關。相比冠狀齒輪,行星齒輪組成本高,但是結構緊湊,一般都出現在一些豪華品牌四驅車型的中央差速器上,而且有的分動箱內還不止布置一組行星齒輪組(功用不同)。

 

■ 限滑差速器(LSD)

 

功用:在需要車輪同步轉動時,限制滑動,盡可能讓轉速同步

 

差速器在大多數情況下都是有用的,但是個別極端情況就來添亂了,比如左右兩個車輪在附著力不足尤其是有差別時,動力的輸出就會流失,這在激烈駕駛(比如大馬力車跑賽道)和越野環境下尤為突出,所以這個時候就需要控制差速器兩端的滑動,限滑差速器由此誕生,也主要用在運動車型和偏重越野性能的車型上。

 

○ 機械限滑式差速器

 

機械式自鎖差速器是在電子技術尚不發達的時候,汽車技師們琢磨出來的玩意,所以完全靠機械結構運作,結構可靠,但功能相對單一,而且有的結構對駕駛技術也有更高要求。常見的有摩擦片式、凸輪滑塊和托森式幾種機械限滑差速器。

 

I、摩擦片式限滑差速器——結構簡單,應用廣泛

 

摩擦片式自鎖差速器通過差速器內置的摩擦片,在發生差速旋轉時阻止滑動,它的結構簡單,在轎車等車型上應用廣泛。另外還有類似其工作原理的錐盤式限滑差速器,以及結合兩種特點的LSD,都屬于對扭矩比較敏感的類型。

 

II、凸輪滑塊式限滑差速器——利用慣性限滑,多用于SUV、皮卡等

 

這一類限滑差速器利用慣性甩動滑塊,實現自鎖,所以需要兩個車輪具備較大轉速差,屬于轉速敏感型LSD(與之同類的還有粘性耦合LSD,現在使用已經不多)。凸輪滑塊式LSD使用條件有限(此時可能已經陷車),優點是鎖止能力強,多用于硬派SUV、皮卡等車型。

 

III、托森差速器

 

利用蝸桿/渦輪單向運動原理鎖止,反應速度快,結構復雜成本高

 

托森差速器可能是大家最耳熟的自鎖式差速器,也是扭矩敏感的類型,托森(Torsen )實際上就是“扭力感應”(Torque Sensing)兩個詞組成。因為它在很多全時四驅車型上都有配備,尤其是奧迪的quattro四驅系統多以這種差速器為核心。托森差速器利用利用蝸桿/渦輪只能單向運動鎖止差速器,反應速度相當快,但是對加工要求高,成本也水漲船高。

 

○ 電子限滑差速器

 

隨著汽車技術的發展,電子限滑差速器也越來越多,它們在普通開放式差速器基礎上加裝了多片離合器作為扭矩的分配,也有逐步取代機械限滑差速器的趨勢。另外,ESP等電子系統也延伸出類似電子限滑差速器的作用,這就是很多配置表上所謂的“電子差速鎖”,但這與差速器本身并無太多干系。

 

☆☆ 差速器鎖

 

在一些更為極端的情況下,限制滑動已經無法搞定,需要把相應車輪全部鎖死在一起,這樣只要有一個車輪有抓地力,就能驅動車輛。我們這兒說的差速器鎖與前面的電子限滑差速器和電子差速鎖不同,是可以完全鎖死——除非機械損壞或者人工解除,否則無法解除。

 

差速器鎖主要用在突出越野能力的硬派SUV或者純越野車上,采用氣動/電動推動機械式差速器鎖(純機械驅動的差速器鎖在民用乘用車上已經非常少見,主要用在軍用車型上),而在后期改裝中,差速器鎖也是越野迷們喜聞樂見的。

 

結語:差速器依靠自己的作用,確保了車輛在彎道平穩行駛,同時為了滿足非常用途,誕生了限滑差速器,這也體現了汽車工程師們的智慧。隨后我們也會繼續傳動技術的選題,敬請關注。


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