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汽車差速器的分類和工作原理

汽車差速器的分類和工作原理

在轉彎時,左右半軸間的車輪、同側車身前後車輪的行駛軌跡都是不一樣的。如下(圖a)這輛轉向的汽車,靠近彎道的車輪其行駛軌跡要遠遠小於遠離彎道側的車輪,因此如果兩個車輪間只存在一個硬軸相連,那麼轉彎時外側車輪就會因為轉速差的緣故產生滑動摩擦,這樣不僅乘坐舒適性不佳,車輛穩定性不好,還會造成輪胎不必要的磨損,更重要的是會對車輛安全性產生影響。在四輪轉向(圖b)未普及的情況下,差速器便出現了。如果兩側車輪沒有轉速差或轉速差不大時,差速器並不會工作。如果兩側車輪轉速差過大,那麼差速器內的齒輪組會協同工作將內外側車輪轉速差抵消。

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開放式差速器

位置:前後軸間、左右輪間

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開放式差速器就是沒有任何限制,它既可以佈置在前後軸間,又可以佈置在左右輪間。一般佈置在軸間的是直線式差速器,佈置在輪間的是錐齒輪差速器。如果理解起來費勁,

那麼只要記住開放式差速器其行星齒輪組沒有任何鎖止裝置,它是汽車正常行駛的必備條件即可

。 當兩側車輪與地面之間附著力不等時,兩側車輪作用於道路的驅動力只能取決於附著力較小的一側。舉個例子,當車輛一側車輪位於冰面打滑,另一側在瀝青路面時。瀝青路面上車輪所傳遞轉矩不會大於冰面上打滑車輪所傳遞的車輪轉矩,也就意味著車輛無法前進。

限滑差速器

車輛需要透過克服車輪打滑來進行脫困,那麼對打滑車輪加以限制這類想法便應運而生,下面這些型別的差速器便可起到限制車輪“打滑”的作用。目前市面上常見的限滑方式有依靠電子輔助制動系統起到限滑作用、多片離合器式限滑差速器、採用蝸桿機構的扭矩感應式限滑差速器、採用粘性聯結軸的限滑差速器、機械鎖式限滑差速器等。

(1)電子輔助制動系統起到限滑作用

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這種限滑系統是利用輪速感測器收集到的資訊與其它感測器收集到的資訊對車輪的工作狀態和車輛行駛狀態作出判斷,當監測到車輪將發生打滑或已經打滑時,ESP會對車輪實施制動,不同品牌的車型其電子限滑程度也各不相同,這也是直接影響車輛的脫困能力的重要因素之一。 電子輔助系統對車輪實施制動就相當於提高了打滑車輪這一側的附著係數,使傳遞到輪端的有效扭矩提升,只要這個透過制動帶來的“附著係數”比外側有附著力車輪的附著係數高,差速器就能夠傳遞足夠的驅動轉矩驅動外側車輪轉動,從而幫助車輛脫困。很多城市SUV開始利用“制動”來進行輪間的扭矩分配,幫助車輛提高公路行駛效能和透過能力。

(2)多片離合器式限滑差速器

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圖中車輛的中央差速器為多片離合器形式,可依靠電機對前後橋的車輪進行扭矩分配,在中央差速器完全鎖死時,前後軸可實現50:50的扭矩分配,依據的道路情況,可以透過制動的方式使有附著力的車輪獲得動力,實現脫困。

(3)託森差速器

使用位置:前後軸間、左右輪間 

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託森是Torsen的音譯,這個名字取自Torque-sensing Traction的單詞頭幾個字母的組合,中文名稱為扭矩感應式限滑差速器。它可以根據各個車輪對牽引力的需求而分配扭矩輸出,這樣的分配完全靠機械裝置來完成,反應迅速而準確。整套系統的核心是蝸輪、蝸桿齒輪齧合系統,扭矩分配則是依靠齧合系統的自鎖功能實現的。由於託森差速器具有反應速度快的優點,因此它被眾多車輛運用到中央差速器以及輪間差速器上。目前為止,其經過了A、B、C、三代的發展。

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(3)粘性聯軸節式限滑差速器

使用位置:前後軸間

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粘性聯軸節式差速器通常安裝在以前輪驅動為基礎的四輪驅動汽車上。其特點也是不需駕駛員操縱,就可根據需要自動把動力分配給後驅動橋。當前輪出現打滑時,前後輪就會出現較大的轉速差(前輪轉速遠比後輪快),此時,在前半段中央傳動軸的帶動下,粘性聯軸節內部的矽油會被攪動起來,基於其受熱膨脹的物理特性,離合器片會被擠壓,進而實現前後兩段傳動軸近乎剛性的連線狀態,前輪空轉流失的動力便可被輸送至後輪(受結構所限,這部分動力最多不會超過發動機輸出動力的30%)。這種差速器最大的缺點是四驅系統遲滯性較明顯,且這種動力傳遞方式效率不高,所以採用這種差速器的車輛其定位在於簡單條件下的爛路行駛,高強度的非鋪裝路面透過性顯然不是它的“專長”。此外,裝配了這種粘性聯軸節式限滑差速器的車輛是不允許採用將驅動輪抬起的方式進行拖車的,由於該裝置不具備完全切斷的能力,如果採用這種方式進行拖車,則剛好滿足了它的限滑條件(前輪不動,後輪旋轉),使得粘性聯軸節將前後兩段傳動軸進行連線,由於前後傳動軸與各自的車橋不具備差速的能力,所以,這會給四驅系統帶來損傷。

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汽車差速器的分類和工作原理

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