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中央差速器

中央差速器

目 录

1、 原理

2、 分类

3、 锁止方式

4、 弊端

返回目录↑1、原理

  汽车发动机的动力经离合器、 变速器、传动轴,最后传送到驱动桥再左右分配给半轴驱动车轮,在这条 中央差速器 动力传送途径上,驱动桥是最后一个总成,它的主要部件是减速器和差速器。 减速器的作用就是减速增矩,这个功能完全靠齿轮与齿轮之间的啮合完成,比较容易理解。而差速器就比较难理解,什么叫差速器,为什么要“差速”? 汽车差速器是驱动轿的主件。 汽车在拐弯时车轮的轨线是圆弧,如果汽车向左转弯,圆弧的中心点在左侧,在相同的时间里,右侧轮子走的弧线比左侧轮子长,为了平衡这个差异,就要左边轮子慢一点,右边轮子快一点,用不同的转速来弥补距离的差异。 如果后轮轴做成一个整体,就无法做到两侧轮子的转速差异,也就是做不到自动调整。为了解决这个问题,早在一百年前,法国雷诺汽车公司的创始人路易斯.雷诺就设计出了差速器这个玩意。 普通差速器由行星齿轮、行星轮架(差速器壳)、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器,直接驱动行星轮架,再由行星轮带动左、右两条半轴,分别驱动左、右车轮。差速器的设计要求满足:(左半轴转速)+(右半轴转速)=2(行星轮架转速)。当汽车直行时,左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处于平衡状态,而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏,导致内侧轮转速减小,外侧轮转速增加。 这种调整是自动的,这里涉及到“最小能耗原理”,也就是地球上所有物体都倾向于耗能最小的状态。例如把一粒豆子放进一个碗内,豆子会自动停留在碗底而绝不会停留在碗壁,因为碗底是能量最低的位置(位能),它自动选择静止( 动能最小)而不会不断运动。同样的道理,车轮在转弯时也会自动趋向能耗最低的状态,自动地按照转弯半径调整左右轮的转速。当转弯时,由于外侧轮有滑拖的现象,内侧轮有滑转的现象,两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力,由于“最小能耗原理”,必然导致两边车轮的转速不同,从而破坏了三者的平衡关系,并通过半轴反映到半轴齿轮上,迫使行星齿轮产生自转,使外侧半轴转速加快,内侧半轴转速减慢,从而实现两边车轮转速的差异。差速器并不是只在汽车转弯的时候起作用,汽车在不平的路面上行驶时也是起作用的。可以这么说,任何情况下只要左右两个车轮的速度不一样那就是差速器在起作用。

返回目录↑2、分类

  不同的差速器,所采用的锁止方式是不同的,现在常见的差速器锁,大致有以下几种锁止方式:强制锁止式、高摩擦自锁式、牙嵌式、托森式和粘性耦合式。其中牙嵌式常用于中重型货车,在此就不作详述了。

返回目录↑3、锁止方式

  不同的差速器,所采用的锁止方式是不同的,现在常见的差速器锁,大致有以下几种锁止方式:强制锁止式、高摩擦自锁式、牙嵌式、托森式和粘性耦合式。其中牙嵌式常用于中重型货车,在此就不作详述了。 1.强制锁止式

  强制锁止式差速锁就是在普通对称式锥齿轮差速器上设置差速锁,这种差速锁结构简单,易于制造,转矩分配比率较高。但是操纵相当不便,一般需要停车;另外,如果过早接上或者过晚摘下差速锁,那么就会产生无差速器时的一系列问题,转矩分配不可变。 2.高摩擦自锁式

  高摩擦自锁式有摩擦片式和滑块凸轮式等结构。摩擦片式通过摩擦片之间相对滑转时产生的摩擦力矩来使差速器锁止,这种差速锁结构简单,工作平稳,在轿车和轻型汽车上最常见;滑块凸轮式利用滑块和凸轮之间较大的摩擦力矩来使差速器锁止,它可以在很大程度上提高汽车的通过性能,但是结构复杂,加工要求高,摩擦件磨损较大,成本较高。以上两种高摩擦自锁式差速器锁都可以在一定范围内分配左右两侧车轮的输出转矩,并且接入脱离都是自动进行,因此应用日益广泛。 3.托森式

  托森式差速器是一种新型的轴间差速器,它在全轮驱动的轿车(如奥迪A7)上有广泛运用。“托森”这个名称是格里森公司的注册商标,表示“转矩灵敏差速器”。它采用 蜗轮蜗杆传动具有自锁特性的基本原理。托森式差速器结构紧凑,传递转矩可变范围较大且可调,故而广泛用于全轮驱动轿车的中央差速器以及后驱动桥轮间差速器。但是由于其在高转速转矩差时的自动锁止作用,一般不能用于前驱动桥轮间差速器。 4.粘性耦合式

  目前,部分四轮驱动轿车上还采用粘性耦合联轴器作为差速器使用。这种新型的差速器使用的是硅油作为传递转矩的介质。硅油具有很高的热膨胀系数,当两车轴的转速差过大时,硅油温度急剧上升,体积不断膨胀,硅油推动摩擦叶片紧密结合,这是粘性耦合器两端驱动轴直接联成一体,即粘性耦合器锁死。这种现象被称为“驼峰现象”。这种现象的发生极其迅速,差速器骤然锁死,因此车辆很容易脱离抛锚地。一旦挍油停止之后,硅油的温度逐渐下降,直至充分冷却后,驼峰现象才会消失。鉴于粘性耦合器传递转矩柔和平稳,差速响应快,它被推广运用到了驱动桥的轴间差速系统,当作轴间差速器,使全轮驱动轿车的性能大幅度的提高。

返回目录↑4、弊端

锁止中央差速器(分时四驱)的危险性

  四轮驱动车在锁止中央差速器处于分时四驱状态时,在干燥路面行驶车辆会倾向于直行,因左右车轮此时均具有大的附着力,从而使转弯过程中左右车轮行驶路程不同产生转速差,通过前后桥上的差速器将这个转速差传入前后传动轴,此时前后传动轴因没有中央差速器将这个转速差化解掉,这个差力将限制车轮随地面转动,从而引起转向困难,如车速过快时易引起翻车。而在湿滑路面上,由于车轮可以在地面滑动将这个转速差力释放掉,便不会出现转向困难。所以分时四驱只适合在附着力小的沙地、雪地或泥地等路面上使用,如在干燥路面上使用,只能进行直线行驶。 锁止前后差速器后的问题

  上面说到分时四驱在公路上的危险性,如果我们在分时四驱状态下进一步锁止了前后桥的差速器,那么车辆在公路上实现转向几乎不可能。在正常行驶过程中前后桥差速器的突然锁止,将极易引起车辆的颠覆。 锁止差速器对四驱系统的损坏

  锁止中央差速器和前后桥差速器后,发动机的动力很可能会从打滑的车轮上集中到仍有附着力的车轮,但是,车辆传动系的设计是让引擎的扭矩平分给四个车轮,假如只有一、两车轮有附着力,它们获得的扭矩将可能超过传动系所能承受的范围。举例来讲,一辆挂入分时四驱并锁止前后桥差速器的越野车,三个轮子因为地面的泥泞而失去附着力,那么这时发动机100%的动力便加在有附着力车轮的那根半轴上,如果附着力和车辆行驶阻力都很大时,发动机的巨大扭力将足以扭断这个车轮相关的半轴。所以在使用差速器锁时,对车辆的控制将变得非常重要。

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