圖解汽車（9） 汽車差速器結(jié)構(gòu)原理解析

發(fā)動機(jī)動力輸出是需經(jīng)過一系列的傳動機(jī)構(gòu)才傳遞到驅(qū)動輪的，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，車輪做的是圓弧的運(yùn)動，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)動輪上會造成相互干涉的現(xiàn)象。由于非驅(qū)動輪左右兩側(cè)的輪子是相互獨立的，互不干涉。

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

　　布置在前驅(qū)動橋（前驅(qū)汽車）和后驅(qū)動橋（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側(cè)齒輪（通過半軸與車輪相連）、兩個行星齒輪（行星架與環(huán)形齒輪連接）、一個環(huán)形齒輪（動力輸入軸相連）。

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

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

　　當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時，左右車輪受到的阻力不一樣，行星齒輪繞著半軸轉(zhuǎn)動并同時自轉(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)，同時自身還會自轉(zhuǎn)。這樣的話就會把動力全部傳遞到打滑的那一側(cè)車輪，車輪就只能原地不動了。

　　所以為了應(yīng)付差速器這一弱點，就會在差速器采用限滑或鎖死的方法，在汽車驅(qū)動輪失去附著力時減弱或讓差速器失去差速作用，是左右兩側(cè)驅(qū)動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，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會影響汽車行駛的穩(wěn)定性。而限滑差速器（LSD）啟動柔和，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現(xiàn)動力的分配。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，會自動把部分動力傳遞到?jīng)]有打滑的車輪，從而擺脫困境。不過在長時間重負(fù)荷、高強(qiáng)度越野時，會影響它的可靠性。

● 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（運(yùn)動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）在不同路況時對前后輪的動力分配情況。

● 四輪驅(qū)動汽車有什么特點？

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

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

● 分時四驅(qū)是什么？

　　分時四驅(qū)可以簡單理解為根據(jù)不同路況駕駛員可以手動切換兩驅(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，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)向時車輛轉(zhuǎn)向時發(fā)生干涉現(xiàn)象，減低油耗等。

● 適時四驅(qū)又是怎樣的？

　　適時四驅(qū)就是根據(jù)車輛的行駛路況，系統(tǒng)會自動切換為兩驅(qū)或四驅(qū)模式，是不需要人為控制的。適時驅(qū)動汽車其實跟駕駛兩驅(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。

　　適時四驅(qū)車的傳動系統(tǒng)中，只需從前驅(qū)動橋引一根傳動軸，并通過一個多片耦合器連接到后橋。當(dāng)主驅(qū)動輪失去抓地力（打滑）后，另外的驅(qū)動輪才會被動介入，所以它的響應(yīng)速度較慢。相對來說，適時四驅(qū)車的主動安全性不如全時驅(qū)動車高。

● 全時四驅(qū)？

　　全時四驅(qū)就是指汽車的四個車輪時時刻刻都能提供驅(qū)動力。因為是時時四驅(qū)，沒有了兩驅(qū)和四驅(qū)之間切換的響應(yīng)時間，主動安全性更好，不過相對于適時四驅(qū)來說，油耗較高。全時四驅(qū)汽車傳動系統(tǒng)中，設(shè)置了一個中央差速器。發(fā)動機(jī)動力先傳遞到中央差速器，將動力分配到前后驅(qū)動橋。