圖解汽車（9） 汽車差速器結(jié)構(gòu)原理解析

發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出是需經(jīng)過一系列的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)才傳遞到驅(qū)動(dòng)輪的，其中非常重要的一環(huán)就是差速器了。差速器是如何實(shí)現(xiàn)差速的？本期文章將對差速器的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行解析。

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● 為什么要用差速器？

　　汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，車輪做的是圓弧的運(yùn)動(dòng)，那么外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速必然要高于內(nèi)側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速，存在一定的速度差，在驅(qū)動(dòng)輪上會(huì)造成相互干涉的現(xiàn)象。由于非驅(qū)動(dòng)輪左右兩側(cè)的輪子是相互獨(dú)立的，互不干涉。

　　驅(qū)動(dòng)輪如果直接通過一根軸剛性連接的話，兩側(cè)輪子的轉(zhuǎn)速必然會(huì)相同。那么在過彎時(shí)，內(nèi)外兩側(cè)車輪就會(huì)發(fā)生干涉的現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致汽車轉(zhuǎn)彎困難，所以現(xiàn)在汽車的驅(qū)動(dòng)橋上都會(huì)安裝差速器。

　　布置在前驅(qū)動(dòng)橋（前驅(qū)汽車）和后驅(qū)動(dòng)橋（后驅(qū)汽車）的差速器，可分別稱為前差速器和后差速器，如安裝在四驅(qū)汽車的中間傳動(dòng)軸上，來調(diào)節(jié)前后輪的轉(zhuǎn)速，則稱為中央差速器。

● 差速器是如何工作的

　　一般的差速器主要是由兩個(gè)側(cè)齒輪（通過半軸與車輪相連）、兩個(gè)行星齒輪（行星架與環(huán)形齒輪連接）、一個(gè)環(huán)形齒輪（動(dòng)力輸入軸相連）。

　　那差速器是怎樣工作的呢？傳動(dòng)軸傳過來的動(dòng)力通過主動(dòng)齒輪傳遞到環(huán)齒輪上，環(huán)齒輪帶動(dòng)行星齒輪軸一起旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)側(cè)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而推動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪前進(jìn)。

　　當(dāng)車輛直線行駛時(shí)，左右兩個(gè)輪受到的阻力一樣，行星齒輪不自轉(zhuǎn)，把動(dòng)力傳遞到兩個(gè)半軸上，這時(shí)左右車輪轉(zhuǎn)速一樣（相當(dāng)于剛性連接）。

　　當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，左右車輪受到的阻力不一樣，行星齒輪繞著半軸轉(zhuǎn)動(dòng)并同時(shí)自轉(zhuǎn)，從而吸收阻力差，使車輪能夠與不同的速度旋轉(zhuǎn)，保證汽車順利過彎。

　　如果對于差速器的工作原理還不夠明白，可觀看下面這個(gè)講解差速器原理的視頻，非常經(jīng)典有趣。

（為了節(jié)省你的時(shí)間，可從3：30開始觀看）

● 為何又要把差速器鎖死？

　　了解差速器的原理后就不難理解，如果當(dāng)某一側(cè)車輪的阻力為0（如車輪打滑），那么另一側(cè)車輪的阻力相對于車輪打滑的一側(cè)來說太大了，行星齒輪只能跟著殼體一起繞著半軸齒輪公轉(zhuǎn)，同時(shí)自身還會(huì)自轉(zhuǎn)。這樣的話就會(huì)把動(dòng)力全部傳遞到打滑的那一側(cè)車輪，車輪就只能原地不動(dòng)了。

　　所以為了應(yīng)付差速器這一弱點(diǎn)，就會(huì)在差速器采用限滑或鎖死的方法，在汽車驅(qū)動(dòng)輪失去附著力時(shí)減弱或讓差速器失去差速作用，是左右兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪都可以得到相同的扭矩。

● 什么是限滑差速器？

　　為了防止車輪打滑而無法脫困的弱點(diǎn)，差速器鎖應(yīng)用而生。但是差速器的鎖死裝置在分離和接合時(shí)會(huì)影響汽車行駛的穩(wěn)定性。而限滑差速器（LSD）啟動(dòng)柔和，有較好的駕駛穩(wěn)定性和舒適性，不少城市SUV和四驅(qū)轎車都采用限滑差速器。

　　限滑差速器主要通過摩擦片來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的分配。其殼體內(nèi)有多片離合器，一旦某組車輪打滑，利用車輪差的作用，會(huì)自動(dòng)把部分動(dòng)力傳遞到?jīng)]有打滑的車輪，從而擺脫困境。不過在長時(shí)間重負(fù)荷、高強(qiáng)度越野時(shí)，會(huì)影響它的可靠性。

● 托森差速器是如何工作？

　　跟前面說的環(huán)形齒輪結(jié)構(gòu)的差速器不同的是，托森差速器內(nèi)部為蝸輪蝸桿行星齒輪結(jié)構(gòu)。托森差速器一般在四驅(qū)汽車上作為中央差速用。

　　它的工作是純機(jī)械的而無需任何電子系統(tǒng)介入，基本原理是利用蝸輪蝸桿的單向傳動(dòng)（運(yùn)動(dòng)只能從蝸桿傳遞到蝸輪，反之發(fā)生自鎖）特性，因此比電子液壓控制的中央差速系統(tǒng)能更及時(shí)可靠地調(diào)節(jié)前后扭矩分配。

　　上圖為奧迪A4 Quattro四驅(qū)系統(tǒng)中，托森中央差速器（Torsen）在不同路況時(shí)對前后輪的動(dòng)力分配情況。

● 四輪驅(qū)動(dòng)汽車有什么特點(diǎn)？

　　四輪驅(qū)動(dòng)，顧名思義就是采用四個(gè)車輪作為驅(qū)動(dòng)輪，簡稱四驅(qū)。（英文是4 Wheel Drive，簡稱4WD）。四輪驅(qū)動(dòng)汽車有兩大優(yōu)勢，一是提高通過性，二是提高主動(dòng)安全性。

　　由于四驅(qū)汽車，四個(gè)輪子都可以驅(qū)動(dòng)汽車，如果在一些復(fù)雜路段出現(xiàn)前輪或后輪打滑時(shí)，另外兩個(gè)輪子還可以繼續(xù)驅(qū)動(dòng)汽車行駛，不至于無法動(dòng)彈。特別是在冰雪或濕滑路面行駛時(shí)，更不容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，比一般的兩驅(qū)車更穩(wěn)定。

● 分時(shí)四驅(qū)是什么？

　　分時(shí)四驅(qū)可以簡單理解為根據(jù)不同路況駕駛員可以手動(dòng)切換兩驅(qū)或四驅(qū)模式。如在濕滑草地、泥濘、沙漠等復(fù)雜路況行駛時(shí)，可切換至四驅(qū)模式，提高車輛通過性。如在公路上行駛，可切換至兩驅(qū)模式，避免轉(zhuǎn)向時(shí)車輛轉(zhuǎn)向時(shí)發(fā)生干涉現(xiàn)象，減低油耗等。

● 適時(shí)四驅(qū)又是怎樣的？

　　適時(shí)四驅(qū)就是根據(jù)車輛的行駛路況，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換為兩驅(qū)或四驅(qū)模式，是不需要人為控制的。適時(shí)驅(qū)動(dòng)汽車其實(shí)跟駕駛兩驅(qū)汽車沒太大的區(qū)別，操控簡便，而且油耗相對較低，廣泛應(yīng)用于一些城市SUV或轎車上。

　　適時(shí)四驅(qū)車的傳動(dòng)系統(tǒng)中，只需從前驅(qū)動(dòng)橋引一根傳動(dòng)軸，并通過一個(gè)多片耦合器連接到后橋。當(dāng)主驅(qū)動(dòng)輪失去抓地力（打滑）后，另外的驅(qū)動(dòng)輪才會(huì)被動(dòng)介入，所以它的響應(yīng)速度較慢。相對來說，適時(shí)四驅(qū)車的主動(dòng)安全性不如全時(shí)驅(qū)動(dòng)車高。

● 全時(shí)四驅(qū)？

　　全時(shí)四驅(qū)就是指汽車的四個(gè)車輪時(shí)時(shí)刻刻都能提供驅(qū)動(dòng)力。因?yàn)槭菚r(shí)時(shí)四驅(qū)，沒有了兩驅(qū)和四驅(qū)之間切換的響應(yīng)時(shí)間，主動(dòng)安全性更好，不過相對于適時(shí)四驅(qū)來說，油耗較高。全時(shí)四驅(qū)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中，設(shè)置了一個(gè)中央差速器。發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力先傳遞到中央差速器，將動(dòng)力分配到前后驅(qū)動(dòng)橋。