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汽車的“差速器”有什么作用？

: 問提問者：網友 | 2017-06-18

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簡介　　汽車發動機的動力經離合器、變速器、傳動軸，最后傳送到驅動橋再左右分配給半軸驅動車輪，在這條動力傳送途徑上，驅動橋是最后一個總成，它的主要部件是減速器和差速器。減速器的作用就是減速增矩，這個功能完全靠齒輪與齒輪之間的嚙合完成，比較容易理解。而差速器就比較難理解，什么叫差速器，為什么要“差速”？　　汽車差速器是驅動轎的主件。它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉速旋轉，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。功能　　汽車在拐彎時車輪的軌線是圓弧，如果汽車向左轉彎，圓弧的中心點在左側，在相同的時間里，右側輪子走的弧線比左側輪子長，為了平衡這個差異，就要左邊輪子慢一點，右邊輪子快一點，用不同的轉速來彌補距離的差異。　　如果后輪軸做成一個整體，就無法做到兩側輪子的轉速差異，也就是做不到自動調整。為了解決這個問題，早在一百年前，法國雷諾汽車公司的創始人路易斯.雷諾就設計出了差速器這個玩意。構成　　普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成。發動機的動力經傳動軸進入差速器，直接驅動行星輪架，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分別驅動左、右車輪。差速器的設計要求滿足：（左半軸轉速）+（右半軸轉速）=2（行星輪架轉速）。當汽車直行時，左、右車輪與行星輪架三者的轉速相等處于平衡狀態，而在汽車轉彎時三者平衡狀態被破壞，導致內側輪轉速減小，外側輪轉速增加。原理　　差速器的這種調整是自動的，這里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態。例如把一粒豆子放進一個碗內，豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁，因為碗底是能量最低的位置（位能），它自動選擇靜止（動能最小）而不會不斷運動。同樣的道理，車輪在轉彎時也會自動趨向能耗最低的狀態，自動地按照轉彎半徑調整左右輪的轉速。　　當轉彎時，由于外側輪有滑拖的現象，內側輪有滑轉的現象，兩個驅動輪此時就會產生兩個方向相反的附加力，由于“最小能耗原理”，必然導致兩邊車輪的轉速不同，從而破壞了三者的平衡關系，并通過半軸反映到半軸齒輪上，迫使行星齒輪產生自轉，使外側半軸轉速加快，內側半軸轉速減慢，從而實現兩邊車輪轉速的差異。　　驅動橋兩側的驅動輪若用一根整軸剛性連接，則兩輪只能以相同的角速度旋轉。這樣，當汽車轉向行駛時，由于外側車輪要比內側車輪移過的距離大，將使外側車輪在滾動的同時產生滑拖，而內側車輪在滾動的同時產生滑轉。即使是汽車直線行駛，也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車輪的滑動。　　車輪滑動時不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗，還會使汽車轉向困難、制動性能變差。為使車輪盡可能不發生滑動，在結構上必須保證各車輛能以不同的角速度轉動。　　軸間差速器：通常從動車輪用軸承支承在心軸上，使之能以任何角速度旋轉，而驅動車輪分別與兩根半軸剛性連接，在兩根半軸之間裝有差速器。這種差速器又稱為軸間差速器。　　多軸驅動的越野汽車，為使各驅動橋能以不同角速度旋轉，以消除各橋上驅動輪的滑動，有的在兩驅動橋之間裝有軸間差速器。分類　　現代汽車上的差速器通常按其工作特性分為齒輪式差速器和防滑差速器兩大類。　　1、齒輪式差速器：當左右驅動輪存在轉速差時，差速器分配給慢轉驅動輪的轉矩大于快轉驅動輪的轉矩。這種差速器轉矩均分特性能滿足汽車在良好路面上正常行駛。但當汽車在壞路上行駛時，卻嚴重影響通過能力。例如當汽車的一個驅動輪陷入泥濘路面時，雖然另一驅動輪在良好路面上，汽車卻往往不能前進（俗稱打滑）。此時在泥濘路面上的驅動輪原地滑轉，在良好路面上的車輪卻靜止不動。這是因為在泥濘路面上的車輪與路面之間的附著力較小，路面只能通過此輪對半軸作用較小的反作用力矩，因此差速器分配給此輪的轉矩也較小，盡管另一驅動輪與良好路面間的附著力較大，但因平均分配轉矩的特點，使這一驅動輪也只能分到與滑轉驅動輪等量的轉矩，以致驅動力不足以克服行駛阻力，汽車不能前進，而動力則消耗在滑轉驅動輪上。此時加大油門不僅不能使汽車前進，反而浪費燃油，加速機件磨損，尤其使輪胎磨損加劇。有效的解決辦法是：挖掉滑轉驅動輪下的稀泥或在此輪下墊干土、碎石、樹枝、干草等。　　2、防滑差速器：為提高汽車在壞路上的通過能力，某些越野汽車及高級轎車上裝置防滑差速器。防滑差速器的特點是，當一側驅動輪在壞路上滑轉時，能使大部分甚至全部轉矩傳給在良好路面上的驅動輪，以充分利用這一驅動輪的附著力來產生足夠的驅動力，使汽車順利起步或繼續行駛。 Torsen LSD差速器系統　　說起AWD轎車驅動系統人們不能不想到奧迪Quattro，正是奧迪的大膽創新并義無反顧才使得越來越多的人們享受到AWD帶來的駕駛樂趣，而奧迪Quattro AWD的核心正是Torsen LSD差速器系統，誰能想到電子部件橫行的今天它還保持著機械的清純。　　每輛汽車都要配備有差速器，我們知道普通差速器的作用：第一，它是一組減速齒輪，使從變速箱輸出的高轉速轉化為正常車速；第二，可以使左右驅動輪速度不同，也就是在彎道時對里外車輪輸出不同的轉速以保持平衡。它的缺陷是在經過濕滑路面時就會因打滑失去牽引力。而如果給差速器增加限滑功能就能滿足轎車在惡劣路面具有良好操控性的需求了，這就是限滑差速器(Limited Slip Differential，簡稱LSD)。全輪驅動轎車AWD系統的基本構成是具有3個差速器，它們分別控制著前輪、后輪、前后驅動軸扭矩分配。這3個差速器不只是人們常見的簡單差速器，它們是LSD差速器，帶有自鎖功能以保證在濕滑路面輪胎發生打滑時驅動輪始終保持有充足的扭矩輸出從而在惡劣路況獲得良好的操控。世界上的LSD差速器有好幾種形式，今天我們就來看看Torsen自鎖差速器系統。　　Torsen這個名字的由來取自Torque-sensing Traction——感覺扭矩牽引，連品牌名稱都是從牽引力控制中得來的，夠專業吧！　　- Torsen的核心是蝸輪、蝸桿齒輪嚙合系統　　從Torsen差速器的結構視圖中我們可以看到雙蝸輪、蝸桿結構，正是它們的相互嚙合互鎖以及扭矩單向地從蝸輪傳送到蝸桿齒輪的構造實現了差速器鎖止功能，正是這一特性限制了滑動。　　在彎道行駛沒有車輪打滑時，前、后差速器的作用是傳統差速器，蝸桿齒輪不影響半軸輸出速度的不同。如車向左轉時，右側車輪比差速器快，而左側速度低，左右速度不同的蝸輪能夠嚴密地匹配同步嚙合齒輪。此時蝸輪蝸桿并沒有鎖止，因為扭矩是從蝸輪到蝸桿齒輪。　　當右側車輪打滑時，蝸輪蝸桿組件發揮作用，如是傳統差速器將不會傳輸動力到左輪。對于Torsen LSD差速器，此時快速旋轉的右側半軸將驅動右側蝸桿，并通過同步嚙合齒輪驅動左側蝸桿，此時蝸輪蝸桿特性發揮作用。當蝸桿驅動蝸輪時，它們就會鎖止，左側蝸桿和右側蝸桿實現互鎖，保證了非打滑車輪具有足夠的牽引力。　　- Torsen差速器的特點　　Torsen差速器是恒時4驅，牽引力被分配到了每個車輪，于是就有了良好的彎道、直線(干/濕)駕駛性能。Torsen自鎖中心差速器確保了前后輪均一的動力分配。任何速度的不同，如前輪遇到冰面時，系統會快速做出反應，75%的扭矩會轉向轉速慢的車輪，在這里也就是后輪。　　Torsen差速器實現了恒時、連續扭矩控制管理，它持續工作，沒有時間上的延遲，但不介入總扭矩輸出的調整，也就不存在著扭矩的損失，與牽引力控制和車身穩定控制系統相比具有更大的優越性。因為沒有傳統的自鎖差速器所配備的多片式離合器，也就不存在著磨損，并實現了免維護。純機械LSD具有良好的可靠性。　　Torsen差速器可以與任何變速器、分動器實現匹配，與車輛其它安全控制系統ABS、TCS(Traction Control Systems，牽引力控制)、SCS(Stability Control Systems，車身穩定控制)相容。Torsen差速器是純機械結構，在車輪剛一打滑的瞬間就會發生作用，它具有線性鎖止特性，是真正的恒時四驅，在平時正常行駛時扭矩前后分配是50∶50。缺點是它的價格很貴。　　- 今天Torsen差速器已經生產到了第3代　　Torsen新一代也就是第3代T-3差速器是理想的中間差速器。T-3仍然在行星齒輪外圈使用了蝸輪式齒輪，但它的結構更加緊湊，外觀尺寸也更小，正常情況下的扭矩分配是50∶50， T-3前后的扭矩分配從65∶35到35∶65線性分配。 T-3雙差速器系統可以直接提供前左、前右、后輪3向扭矩輸出，非常適合于以前驅為基礎的AWD車型。　　作為最主要的四驅轎車生產商，奧迪一直在堅持使用Torsen差速器。現在使用Torsen差速器用于AWD車型的公司越來越多，有福特、通用、奧迪、豐田和大眾等公司。在今天這個電子的時代，純機械系統以它的牢固可靠性而保持著獨有的位置。: 回答者：網友

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