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香港LHC图解汽车(9) 汽车差速器结构原理解析

文章来源:香港lhc 更新时间:2018-02-14

  】发动机动力输出是需经过一系列的传动机构才传递到驱动轮的,其中非常重要的一环就是差速器了。差速器是如何实现差速的?本期文章将对差速器的结构原理进行解析。

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  汽车在转弯时,车轮做的是圆弧的运动,那么外侧车轮的转速必然要高于内侧车轮的转速,存在一定的速度差,在驱动轮上会造成相互干涉的现象。由于非驱动轮左右两侧的轮子是相互独立的,互不干涉。

  驱动轮如果直接通过一根轴刚性连接的话,两侧轮子的转速必然会相同。那么在过弯时,内外两侧车轮就会发生干涉的现象,会导致汽车转弯困难,所以现在汽车的驱动桥上都会安装差速器。

  布置在前驱动桥(前驱汽车)和后驱动桥(后驱汽车)的差速器,可分别称为前差速器和后差速器,如安装在四驱汽车的中间传动轴上,来调节前后轮的转速,则称为中央差速器。

  一般的差速器主要是由两个侧齿轮(通过半轴与车轮相连)、两个行星齿轮(行星架与环形齿轮连接)、一个环形齿轮(动力输入轴相连)。

  那差速器是怎样工作的呢?传动轴传过来的动力通过主动齿轮传递到环齿轮上,环齿轮带动行星齿轮轴一起旋转,同时带动侧齿轮转动,从而推动驱动轮前进。

  当车辆直线行驶时,左右两个轮受到的阻力一样,行星齿轮不自转,把动力传递到两个半轴上,这时左右车轮转速一样(相当于刚性连接)。

  当车辆转弯时,左右车轮受到的阻力不一样,行星齿轮绕着半轴转动并同时自转,从而吸收阻力差,使车轮能够与不同的速度旋转,保证汽车顺利过弯。

  了解差速器的原理后就不难理解,如果当某一侧车轮的阻力为0(如车轮打滑),那么另一侧车轮的阻力相对于车轮打滑的一侧来说太大了,行星齿轮只能跟着壳体一起绕着半轴齿轮公转,同时自身还会自转。这样的话就会把动力全部传递到打滑的那一侧车轮,车轮就只能原地不动了。

  所以为了应付差速器这一弱点,就会在差速器采用限滑或锁死的方法,在汽车驱动轮失去附着力时减弱或让差速器失去差速作用,是左右两侧驱动轮都可以得到相同的扭矩。

  为了防止车轮打滑而无法脱困的弱点,差速器锁应用而生。但是差速器的锁死装置在分离和接合时会影响汽车行驶的稳定性。而限滑差速器(LSD)启动柔和,有较好的驾驶稳定性和舒适性,不少城市SUV和四驱轿车都采用限滑差速器。

  限滑差速器主要通过摩擦片来实现动力的分配。其壳体内有多片离合器,一旦某组车轮打滑,利用车轮差的作用,会自动把部分动力传递到没有打滑的车轮,从而摆脱困境。不过在长时间重负荷、高强度越野时,会影响它的可靠性。

  跟前面说的环形齿轮结构的差速器不同的是,托森差速器内部为蜗轮蜗杆行星齿轮结构。托森差速器一般在四驱汽车上作为中央差速用。

  它的工作是纯机械的而无需任何电子系统介入,基本原理是利用蜗轮蜗杆的单向传动(运动只能从蜗杆传递到蜗轮,反之发生自锁)特性,因此比电子液压控制的中央差速系统能更及时可靠地调节前后扭矩分配。

  上图为奥迪A4 Quattro四驱系统中,托森中央差速器(Torsen)在不同路况时对前后轮的动力分配情况。

  四轮驱动,香港LHC顾名思义就是采用四个车轮作为驱动轮,简称四驱。(英文是4 Wheel Drive,简称4WD)。四轮驱动汽车有两大优势,一是提高通过性,二是提高主动安全性。

  由于四驱汽车,四个轮子都可以驱动汽车,如果在一些复杂路段出现前轮或后轮打滑时,另外两个轮子还可以继续驱动汽车行驶,不至于无法动弹。特别是在冰雪或湿滑路面行驶时,更不容易出现打滑现象,比一般的两驱车更稳定。

  分时四驱可以简单理解为根据不同路况驾驶员可以手动切换两驱或四驱模式。如在湿滑草地、泥泞、沙漠等复杂路况行驶时,可切换至四驱模式,提高车辆通过性。如在公路上行驶,可切换至两驱模式,避免转向时车辆转向时发生干涉现象,减低油耗等。

  适时四驱就是根据车辆的行驶路况,系统会自动切换为两驱或四驱模式,是不需要人为控制的。适时驱动汽车其实跟驾驶两驱汽车没太大的区别,操控简便,而且油耗相对较低,广泛应用于一些城市SUV或轿车上。

  适时四驱车的传动系统中,只需从前驱动桥引一根传动轴,并通过一个多片耦合器连接到后桥。当主驱动轮失去抓地力(打滑)后,另外的驱动轮才会被动介入,所以它的响应速度较慢。相对来说,适时四驱车的主动安全性不如全时驱动车高。

  全时四驱就是指汽车的四个车轮时时刻刻都能提供驱动力。因为是时时四驱,没有了两驱和四驱之间切换的响应时间,主动安全性更好,不过相对于适时四驱来说,油耗较高。全时四驱汽车传动系统中,设置了一个中央差速器。发动机动力先传递到中央差速器,将动力分配到前后驱动桥。

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