[差速器篇-1]差速器的基本结构、原理及分类

汽车为什么需要差速器呢?道理很简单啦,拿汽车的前轴举例,车辆在拐弯的时候,内侧的车轮走过的路程要比外侧的车轮要少。如果左右车轮是一根轴连接的话,会使转弯的时候两侧车轮相互较劲,不仅使转向的时候不稳定,还会使得轮胎在滚动的时候产生滑动,加速轮胎的磨损。
[差速器篇-1]差速器的基本结构、原理及分类-有驾
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所以,聪明的工程师发明了差速器这个零件。顾名思义,就是使得动力输出轴上的两侧车轮断开耦合,实现不等速。不等速只是现象,真正的意义在于实现了动力(扭矩)的不等分配。汽车的驱动轴必须有差速器,从动轴就不需要啦(大家想想为什么?)对于四驱车而言,则更复杂,需要前后驱动轴的轮间差速器和轴间的差速器共3套差速器(知道为啥四驱车贵了吧!)发动机的动力通过变速箱到减速器再到轴间差速器,轴间差速器将扭矩分配给前轴和后轴;前轴和后轴在通过轮间差速器分配给左右车轮。
先看看最简单的差速器的工作原理。请看下面的图示和动画:
[差速器篇-1]差速器的基本结构、原理及分类-有驾
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这是一个老外做的差速器模型。先看图1,差速器的结构主要是一对减速器锥齿轮(小的橘黄色和大的蓝色),然后是两对差速器伞齿轮(一对粉色、一对蓝色)。差速器的奥妙就在于这4个伞齿轮。
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等速状态
当两边等速状态时,请看图2。这时候,你会发现,那两对伞齿轮其实是不工作的,相互之间没有啮合转动,左右车轮的转速也是一样的。这种时候,车辆是直线行驶的,动力平均分配给左右两个车轮。
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差速状态
当认为的将右边车轮固定死的时候,奇迹就发生了!请看图3,你会发现,这个时候4个伞齿轮相互之间是有啮合转动的。这样就实现了差速。在图3中这种状态下,减速器输入的动力全部提供给了左轮。
世上没有免费的午餐,就拿图3为例,其实是模拟了一种常见的工况:车辆驶入左右附着不对称的路面上,比如左轮陷入了泥浆(冰雪路面)中,右轮在良好的路面上。这个时候,差速器反而帮了倒忙,它会导致动力全部分配给了左轮,而左轮的路面附着又小,导致左轮一直在快速空转,而右轮虽然附着良好,但没有动力输入,最终使得车辆无法脱困。
具有这种特性的差速器,称之为“开放式差速器”,理解为“最Low的差速器”即可。为了解决这个问题,工程师发明了很多其他各种差速器,比如:限滑差速器、强制锁止式差速器、带多片离合的差速器等等。其实,非开放式的差速器的分类和命名很乱,大家不要刻意去记,都只是用不同的方式来解决这个问题而已。
对于一个差速器,如何来评价它的好坏呢?主要就是以下几个关键点:
尽管差速器的分类比较混乱,小P还是列举一些大家默认的分类:
开放式差速器(不解释)
强制锁止式差速器
一般指开放式差速器+锁止机构(差速锁)组成的差速器。锁止既可以是人为的锁止,也可以通过电控系统根据路况实现自动锁止。常见的有牙嵌式锁止机构。
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限滑式差速器
限滑顾名思义就是限制两边转速不同。根据限滑的方式,可以分多片离合器、各种齿轮的巧妙设计、黏性耦合式等。
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比较有趣的是,差速器的核心技术不在于“差速”,反而在于“限滑”。差速器对于四驱车来说,尤其是中央差速器,是消费者最应该注意的一点。
另外,小P一直觉得差速器的分类实在太过混乱。各厂家在宣传自己产品的时候,会加上很多花里胡哨的科技名词,大家务必要理解其实现“限滑”的原理,是依靠机械还是依靠电子?是通过多片离合器还是通过齿轮啮合的特性来实现?如果是带锁止的,是机械锁还是电子锁止?
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