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汽车转弯离不了 传动技术解读之差速器


       可能很多人觉得开车转弯需要方向盘和转向机就行了,但是还有一个部件也在默默发挥作用,这就是差速器。顾名思义,差速器就是让各个车轮(通常是驱动轮)能以不同转速转动的部件,没有它,汽车无法实现稳定而高速在弯道行驶,转向也变得非常困难。与离合器一样,差速器也是门类众多,我们今天也只能是点到为止。

 

■ 普通开放式差速器

 

功用:将动力传递到两个车轮或车轴,但没有限滑能力

 

① 伞状齿轮差速器——便宜量又足

目前乘用车上开放式差速器占据了大部分,而其中对称式锥齿轮(或称伞状齿轮)差速器又是主力中的主力,它的结构和样子可以参照下图。伞状齿轮差速器的特点是结构简单,制造成本低,所以得到广泛应用。

除开当做后差速器和前差速器之外,伞状齿轮依然可以作为中央差速器,尤其是很多基于机械式中央差速器的全时四驱车型都采用这种结构。

 

② 行星齿轮差速器——多数充当中央差速器

行星齿轮组也能作为差速器使用,这和它灵活的动力流向有关。相比冠状齿轮,行星齿轮组成本高,但是结构紧凑,一般都出现在一些豪华品牌四驱车型的中央差速器上,而且有的分动箱内还不止布置一组行星齿轮组(功用不同)。

 

■ 限滑差速器(LSD)

 

功用:在需要车轮同步转动时,限制滑动,尽可能让转速同步

 

差速器在大多数情况下都是有用的,但是个别极端情况就来添乱了,比如左右两个车轮在附着力不足尤其是有差别时,动力的输出就会流失,这在激烈驾驶(比如大马力车跑赛道)和越野环境下尤为突出,所以这个时候就需要控制差速器两端的滑动,限滑差速器由此诞生,也主要用在运动车型和偏重越野性能的车型上。

 

○ 机械限滑式差速器

 

机械式自锁差速器是在电子技术尚不发达的时候,汽车技师们琢磨出来的玩意,所以完全靠机械结构运作,结构可靠,但功能相对单一,而且有的结构对驾驶技术也有更高要求。常见的有摩擦片式、凸轮滑块和托森式几种机械限滑差速器。

 

I、摩擦片式限滑差速器——结构简单,应用广泛

 

摩擦片式自锁差速器通过差速器内置的摩擦片,在发生差速旋转时阻止滑动,它的结构简单,在轿车等车型上应用广泛。另外还有类似其工作原理的锥盘式限滑差速器,以及结合两种特点的LSD,都属于对扭矩比较敏感的类型。

 

II、凸轮滑块式限滑差速器——利用惯性限滑,多用于SUV、皮卡等

 

这一类限滑差速器利用惯性甩动滑块,实现自锁,所以需要两个车轮具备较大转速差,属于转速敏感型LSD(与之同类的还有粘性耦合LSD,现在使用已经不多)。凸轮滑块式LSD使用条件有限(此时可能已经陷车),优点是锁止能力强,多用于硬派SUV、皮卡等车型。

 

III、托森差速器

 

利用蜗杆/涡轮单向运动原理锁止,反应速度快,结构复杂成本高

 

托森差速器可能是大家最耳熟的自锁式差速器,也是扭矩敏感的类型,托森(Torsen )实际上就是“扭力感应”(Torque Sensing)两个词组成。因为它在很多全时四驱车型上都有配备,尤其是奥迪的quattro四驱系统多以这种差速器为核心。托森差速器利用利用蜗杆/涡轮只能单向运动锁止差速器,反应速度相当快,但是对加工要求高,成本也水涨船高。

 

○ 电子限滑差速器

 

随着汽车技术的发展,电子限滑差速器也越来越多,它们在普通开放式差速器基础上加装了多片离合器作为扭矩的分配,也有逐步取代机械限滑差速器的趋势。另外,ESP等电子系统也延伸出类似电子限滑差速器的作用,这就是很多配置表上所谓的“电子差速锁”,但这与差速器本身并无太多干系。

 

☆☆ 差速器锁

 

在一些更为极端的情况下,限制滑动已经无法搞定,需要把相应车轮全部锁死在一起,这样只要有一个车轮有抓地力,就能驱动车辆。我们这儿说的差速器锁与前面的电子限滑差速器和电子差速锁不同,是可以完全锁死——除非机械损坏或者人工解除,否则无法解除。

 

差速器锁主要用在突出越野能力的硬派SUV或者纯越野车上,采用气动/电动推动机械式差速器锁(纯机械驱动的差速器锁在民用乘用车上已经非常少见,主要用在军用车型上),而在后期改装中,差速器锁也是越野迷们喜闻乐见的。

 

结语:差速器依靠自己的作用,确保了车辆在弯道平稳行驶,同时为了满足非常用途,诞生了限滑差速器,这也体现了汽车工程师们的智慧。随后我们也会继续传动技术的选题,敬请关注。


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