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差速器构造图 意思

差速器构造图(汽车开放式差速器一侧车轮打滑,发动机大部分功率会被吸走,什么意思)

admin admin 发表于2023-05-29 19:37:29 浏览17 评论0

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汽车开放式差速器一侧车轮打滑,发动机大部分功率会被吸走,什么意思

汽车开放式差速器一侧车轮打滑,发动机大部分功率会被吸走,什么意思?

  开放式差速器就是这样的,一侧车轮打滑时,另一侧车轮会原地不动。这时候发动机动力会从打滑的车轮处流失。车子不动、发动机在运转,变速箱、差速器在工作,而一侧车轮也在原地旋转,而车子不动这就是典型的动力流失。发动机做功后没有驱动车辆前行,这就是发动机动力流失。搞清楚动力流失之前,我们先看一下什么是差速器:

  差速器是一个

  差速传动机构,差速,就是同车桥的两个驱动轮以不同的速度转动,避免出轮同步转动而与地面打滑、也避免了不能转弯的尴尬。汽车转弯时外侧车轮行驶距离要比内侧车轮长,不平坦的路面甚至直行时两个车轮的转速也是不一样的,如果两个车轮转速始终同步,相当于把差速器锁死,那么车辆转弯变得困难,只能依靠轮胎与地面打滑来实现,前后桥之间互相较劲,硬件容易损坏、车身姿态也难以控制。

  我们看看差速器结构图:

  差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮架(差速器外壳)构成,来自发动机的动力通过传动轴直接驱动从动锥齿轮,从动锥齿轮与差速器外壳固定在一起,差速器外壳转动时内部的行驶齿轮驱动半轴齿轮转动,半轴驱动车轮转动。具体示意图如下:

  阻力相同时,差速器内行星齿轮随着差速器公转,这时候两边半轴转速是一样的。当有一侧车轮阻力大的时候,差速器内的行星齿轮就会自转,这时候阻力小的车轮转速就要高于阻力大的车轮。

       一侧车轮打滑导致动力流失的问题。一侧车轮打滑说明另一侧车轮阻力大,难以转动。这时候差速器内部的行星齿轮开始自转,车轮阻力大的一侧半轴齿固定不转,这时候行星齿轮高速旋转、动力全部传递到阻力小的车轮半轴上。这就是为什么陷车时只有一个车轮在疯转 ,另外一个纹丝不动难以脱困的原因。

后桥(驱动桥)的结构组成是怎样的

驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。由于现有的农用车都采用后轮驱动,这些部件集中于车辆底盘的后部,故也称后桥。其主要功用是传递扭矩、增大扭矩、改变扭矩的传递方向及降低转速等,驱动桥壳还承受推动车辆前进的力。在一些采用链传动的三轮农用车上,驱动桥中无主减速器。图3-92为一般农用车驱动桥总体结构示意图。

图3-92 驱动桥结构示意图

1.驱动桥壳 2.主减速器 3.差速器 4.半轴 5.轮毂

发动机扭矩经变速箱或传动轴输入驱动桥,首先由主减速器增大扭矩,降低转速,并使扭矩方向作90°的改变后经差速器将扭矩分配给左右两根半轴,最后再由半轴和轮毂传给驱动车轮。驱动桥壳由主减速器壳和半轴套管等构成,并由它承受车辆的重力和承受驱动轮上的各种作用力与反作用力矩。差速器在必要时能使两侧驱动轮以不同转速旋转。

驱动桥壳和主减速器壳刚性地连成一体,两侧的半轴和驱动轮不可能在横向平面内作相对摆动。整个驱动桥通过具有弹性元件的悬架机构与车架连接,构成采用非独立悬架的非断开式驱动桥。这是农用车驱动桥的典型结构形式。

(1)主减速器

主减速器又称中央传动,通常是由一对圆锥齿轮组成,其主要功用是降低转速,增大传至车轮的输出扭矩,以保证车辆行驶过程中具有足够的驱动力和适当的行驶速度。在发动机纵向布置的情况下,主减速器还用来改变扭矩传递方向,使之与驱动轮的旋转方向一致。

主减速器的齿轮形式主要有以下几种:

①直齿锥齿轮(图3-93a)。这种齿轮加工制造、装配调整较简单,轴向力较小。但加工所需的最少齿数较多(最少为12),同时参与啮合的齿数少,传动噪声较大,承载能力不够高。因此目前很少采用。

图3-93 主减速器的齿轮形式

(a)直齿锥齿轮 (b)螺旋锥齿轮 (c)准双曲面齿轮

②螺旋锥齿轮(图3-93b)。它的齿面节线形状是圆弧形或延长外摆线。圆弧齿在平均半径处的切线与该切点的圆锥母线之间的夹角A称为螺旋角;这种齿轮允许的最少齿数随螺旋角的增大而减少,最少可达5~6个齿。传动中同时参与啮合的齿数较多,故齿轮的承载能力较大,传动比大,运转平稳,噪声较小。

这种齿轮在传动过程中,由于螺旋角的存在,除产生直齿锥齿轮所具有的轴向力外,还有附加轴向力的作用。附加轴向力的大小取决于螺旋角的大小,附加轴向力的方向与齿的螺旋方向和齿轮的旋转方向有关(图3-94)。从齿轮的锥顶看去,右旋齿顺时针旋转或左旋齿反时针旋转时,其附加轴向力都朝大端(前进时产生这种情况),使合成轴向力增大。右旋齿反时针旋转或左旋齿顺时针旋转时,其附加轴向力朝小端(倒驶时产生这种情况),使合成轴向力减小,这时有使圆锥齿轮啮合间隙减小,甚至被卡住的趋势。因此,螺旋锥齿轮对轴承的支承刚度和轴向定位的可靠性要求更高。另外,这种齿轮需要专门机床加工。目前螺旋锥齿轮主减速器在农用车上应用最多。

图3-94 螺旋锥齿轮的附加轴向力

③准双曲面齿轮。准双曲面齿轮与螺旋锥齿轮相比,不仅齿轮的工作平稳性更好,轮齿的弯曲强度和接触强度更高,还具有主动齿轮的轴线可相对从动齿轮轴线偏移的特点。当主动锥齿轮轴线向下偏时(图3-93c),在保证一定离地间隙的情况下,可降低主动锥齿轮和传动轴的位置,因而使整车重心降低,有利于提高车辆行驶的稳定性。但是准双曲面齿轮工作时,齿面间有较大的相对滑动,且齿面间压力很大,齿面油膜易被破坏,必须采用含防刮伤添加剂的双曲面齿轮油,绝不允许用普通齿轮油代替。因此使准双曲面齿轮的应用受到一定的限制。

(2)差速器

车辆行驶时(如车辆转弯),两侧车轮在同一时间内驶过的距离不一定相等,因此,在两侧驱动轮之间设置差速器,用差速器连接左右半轴,可使两侧驱动轮以不同的转速旋转,同时传递扭矩,消除车轮的滑转和滑移现象,这就是差速器的功用。

目前农用车上采用的差速器种类较多,由于锥齿轮式差速器具有结构简单、尺寸紧凑和工作平稳等优点,因而被广泛应用于农用车的驱动桥中。图3-95所示为这种差速器的基本结构,主要由差速器壳、半轴、半轴齿轮、行星齿轮和行星齿轮轴组成。两个半轴齿轮分别与左、右半轴通过花键连接,行星齿轮滑套在行星齿轮轴上。行星齿轮随行星齿轮轴和差速器壳与主减速器大锥齿轮一起旋转(公转),也可以绕行星齿轮轴旋转(自转)。因而当车辆两侧驱动轮遇到不同的阻力时,两半轴就有不同的转速。

图3-95 圆锥齿轮差速器

1、4.半轴齿轮 2.行星齿轮轴 3.行星齿轮 5、7.半轴 6.差速器壳

当车辆沿平路直线行驶时,两侧驱动轮的运动阻力相同。此时整个差速器连同两根半轴如同一个整体一样地转动,行星齿轮只有随差速器壳的公转,没有自转,两侧驱动轮转速相同。

当车辆转弯时,内侧驱动轮受到的阻力较大,使内侧半轴齿轮转速降低(低于差速器壳的转速)。此时行星齿轮除了随差速器壳的公转之外,还要绕行星齿轮轴自转,于是外侧半轴齿轮(驱动轮)转速增加,其增加值恰好等于内侧转速的降低值,满足了转向要求。

行星齿轮和半轴齿轮装在差速器壳内,行星齿轮的背面即同差速器壳的接触面做成球面形状,这样可以保证行星齿轮更好地对正中心,与半轴齿轮正确地啮合。由于差速器在工作过程中,沿行星齿轮和半轴齿轮的轴线作用有很大的轴向力,为减少差速器壳同行星齿轮、半轴齿轮背面的磨损,在它们之间装有青铜的承推垫片。承推垫片磨损后可以更换。

(3)半轴

半轴把扭矩从差速器传给驱动轮,因承受较大的扭矩,故一般采用实心轴,其内端具有外花键,与半轴齿轮的内花键相配合。目前农用车驱动桥中,半轴的支承方式有全浮式和半浮式两种。

图3-96a为半轴作全浮式支承的驱动桥示意图。如图所示,半轴外凸缘用螺钉和轮毂连接。轮毂通过两个圆锥滚子轴承支承在半轴套管上。半轴套管与驱动桥壳连为一体。路面对驱动轮的作用力及其引起的弯曲力矩,由轮毂通过轴承直接传给桥壳,由桥壳承受。在半轴内端作用在主减速器从动齿轮上的力及弯矩由差速器壳承受。故这种支承形式,半轴只承受扭矩,而两端不承受任何反力和弯矩。这种支承形式称为全浮式。显然,所谓“浮”,即指卸除半轴的弯曲载荷而言。

图3-96 半轴支承示意图

(a)全浮式 (b)半浮式 1.车轮 2、6、7.轴承 3.半轴套管 4.半轴 5.轮毂 8.半轴凸缘

全浮式支承的半轴,外端多为凸缘盘与半轴制成一体。但也有一些农用车把凸缘盘制成单独零件,并借助花健套合在半轴外端,因而半轴的两端都是花健端。全浮式支承的半轴拆装容易,只需拧下半轴凸缘的螺钉,即可将半轴从半轴套管中抽出。半轴抽出后,车轮与桥壳照样能支承住车体。

图3-96b所示为半浮式支承的半轴。半轴内端的支承连接情况与全浮式完全相同,故半轴内端只承受扭矩。但半轴外端的支承连接结构则与全浮式不同。半轴外端的凸缘盘用螺钉同轮毂连接,半轴用滚珠轴承支承在桥壳内。轮毂和桥无直接联系,显然,作用在车轮上的力都必须经过半轴才能传到桥壳上,因而这些力所造成的弯曲力矩也必须全部由半轴承受,然后再传给桥壳。这种支承形式称为半浮式。半浮式半轴结构简单,质量小,因而在农用车驱动桥中应用也较多。

(4)驱动桥壳

驱动桥的桥壳在传动系中是作为主减速器、差速器和半轴等部件的支承、包容元件,起着保护这些部件的作用。但是,驱动桥壳又同时作为行驶系主要组成元件之一,故还具有如下功用:使左右驱动轮的轴向相对位置固定,并同前桥一起支承车架及车架上各总成的重力,在车辆行驶时,承受由车轮传来路面的反作用力和力矩,并通过悬架传给车架。

驱动桥壳的结构形式可分为整体式和分段式两大类。整体式驱动桥壳的优点是当检查主减速器、差速器的工作情况,以及拆装差速器时,不必把整个驱动桥从车上拆下来,因而保养修理方便。按整体式驱动桥壳的制造方法又可分为铸造的和焊接的两种。铸造式驱动桥壳的优点是刚度、强度较大,可设计和铸造出合理的桥壳结构形状,但质量较大。目前在农用车上广泛采用钢板冲压焊接而成的整体式驱动桥壳,冲压焊接式桥壳与铸造式桥壳相比,其质量大为减小。分段式桥壳从铸造角度考虑比整体式桥壳的制造较为容易些。但其装配、调整和保养修理均十分不便。当要拆检差速器、主减速器等部件时,必须把整个驱动桥从车上拆下来。

汽车试述对称式锥齿轮差速器的结构和差速原理

结构:该差速器由差速器壳、圆锥行星齿轮、行星齿轮轴(十字轴)和圆锥半轴齿轮等构成。
l)差速器壳从中间剖分成两部分,剖分面通过十字轴各轴颈的中心线,每个剖分面上均有相间90度四个座孔,两部分通过螺栓固紧在一起,主减速器的从动齿轮用铆钉或螺栓固定在差速器壳左半部的凸缘上。
2)十字轴的四个轴颈嵌装在差速器壳的相应的座孔内,十字轴的侧面铣成平面以便容纳润滑油。
3)四个圆锥行星齿轮分别浮套在十字轴的四个轴颈上,为了保证润滑,轮齿间钻有油孔,每个行星齿轮均与两个直齿圆锥半轴齿轮相互啮合,行星齿轮的背面和差速器壳相应位置的内表面均做成球面,并在二者之间装着软钢的球面垫片,以减少磨损并保证行星齿轮对正中心,使其与半轴齿轮正确啮合。
4)半轴齿轮的轴颈分别支承在差速器壳相应左右座孔中,并借花键与半轴相连。为减少齿轮和壳的磨损,在半轴齿轮和差速器壳之间装着软钢的平垫片。
差速原理:如图15所示,差速器壳3与行星齿轮轴5连成一体,形成行星架,因它又与主减速器的从动齿轮6固连,故为主动件,设其角速度为ω0。;半轴齿轮1和2为从动件,其角速度为ω1和ω2。A、B两点分别为行星齿轮4与两半轴齿轮的啮合点,行星齿轮的中心点为C,A、B、C点到差速器旋转轴线的距离均为r。
当行星齿轮只是随同行星架绕差速器旋转轴线公转时,显然,处在同一半径上的A、B、C三点的圆周速度都相等(图15b),其值为ω0r。于是ω0=ω1=ω2,即差速器不起差速作用,两半轴角速度等于差速器壳3的角速度。
当行星齿轮除公转外,还绕本身的轴5以角速度自转时,啮合点A的圆周速度为ω1r=ω0r+ω4r4,啮合点B的圆周速度为
ω2r=ω0r-ω4r4。
于是 ω1r+ω2r=(ω0r+ω4r4)+(ω0r-ω4r4)
即 ω1+ω2=2ω0
若角速度以每分钟转数表示,则
n1+n2=2n0
此即两半轴齿轮直径相等的对称式锥齿轮差速器的运动特性方程式。它表明,左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的两倍,而与行星齿轮转速无关。因此,在汽车转弯行驶或其他行驶情况下,都可以借行星齿轮以相应转速自转,使两侧驱动车轮以不同转速在地面上滚动而无滑动。

手动档变速器差速器结构图

1.手动变速箱主要由齿轮和轴组成,通过不同的齿轮组合产生变速变矩;而自动变速箱AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成,通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中液力变扭器是AT最具特点的部件,它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成,直接输入发动机动力传递扭矩和离合作用。泵轮和涡轮是一对工作组合,它们就好似相对放置的两台风扇,一台主动风扇吹出的风力会带动另一台被动风扇的叶片旋转,流动的空气——风力成了动能传递的媒介。如果用液体代替空气成为传递动能的媒介,泵轮就会通过液体带动涡轮旋转,再在泵轮和涡轮之间加上导轮以提高液体的传递效率。由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大且效率偏低,因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮提高效率,液压操纵系统会随发动机工作变化自行操纵行星齿轮,从而实现自动换档。

2.绿色轴将发动机与离合器连接起来。 绿色轴和绿色齿轮连在一起,形成一个整体。 (离合器是用于连接发动机和变速器或断开其间连接的装置。 踩下离合器踏板时,发动机与变速器断开,此时虽然汽车并不移动,但发动机仍在运转。 而松开离合器踏板时,发动机和绿色轴就直接连在一起。 绿色轴和齿轮的转速与发动机相同。)

3.红色轴及红色齿轮称为副轴。 它们也连为一个整体,因此副轴上的所有齿轮和副轴本身作为整体旋转。 绿色轴与红色轴直接通过各自的啮合齿轮连接起来,所以当绿色轴转动时,红色轴也会转动。 因此,一旦离合器接合,副轴就直接从发动机获得动力。黄色轴是花键轴,通过连接到汽车驱动轮的差速器直接与驱动轴相连。 如果车轮转动,黄色轴也将随之转动。蓝色齿轮连在轴承上,因此会随黄色轴转动。 如果发动机已关闭,但汽车还在滑行,则在蓝色齿轮和副轴停止运动时,黄色轴仍可能在蓝色齿轮内部转动。

4.轴环将两个蓝色齿轮中的一个连接到黄色驱动轴上。 它通过齿槽直接与黄色轴相连,并与黄色轴一起转动。 但轴环也可以沿着黄色轴左右滑动,从而选择性地接合两个蓝色齿轮中的一个。 轴环中的齿称为犬齿,可与蓝色齿轮侧面的孔相接合。

差速器是什么

  差速器
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  差速器
  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。
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  简介
  功能
  构成
  原理
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  简介
  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”?
  汽车差速器是驱动桥的主件。它的作用就是在向两边半轴传递动力的同时,允许两边半轴以不同的转速旋转,满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶,减少轮胎与地面的摩擦。 差速器原理图
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  功能
  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 防滑差速器快一点,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东西。
  本段
  构成
  结构示意图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。
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  原理
  差速器的这种调整是自动的,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, 三维效果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。
  驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接,则两轮只能以相同的角度旋转。这样,当汽车转向行驶时,由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大,将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖,而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。即使是汽车直线行驶,也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等(轮胎制造误差、磨损不同、受载不均或气压不等)而引起车轮的滑动。
  车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗,还会使汽车转向困难、制动性能变差。为使车轮尽可能不发生滑动,在结构上必须保证各车轮能以不同的角度转动。
  轴间差速器:通常从动车轮用轴承支承在主轴上,使之能以任何角度旋转,而驱动车轮分别与两根半轴刚性连接,在两根半轴之间装有差速器。这种差速器又称为轴间差速器。
  多轴驱动的越野汽车,为使各驱动桥能以不同角速度旋转,以消除各桥上驱动轮的滑动,有的在两驱动桥之间装有轴间差速器。
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  分类
  现代汽车上的差速器通常按其工作特性分为齿轮式差速器和防滑差速器两大类。
  1、齿轮式差速器
  当左右驱动轮存在转速差时,差速器分配给慢转驱动轮的转矩大于快转驱动轮的转矩。这 限滑差速器种差速器转矩均分特性能满足汽车在良好路面上正常行驶。但当汽车在坏路上行驶时,却严重影响通过能力。例如当汽车的一个驱动轮陷入泥泞路面时,虽然另一驱动轮在良好路面上,汽车却往往不能前进(俗称打滑)。此时在泥泞路面上的驱动轮原地滑转,在良好路面上的车轮却静止不动。这是因为在泥泞路面上的车轮与路面之间的附着力较小,路面只能通过此轮对半轴作用较小的反作用力矩,因此差速器分配给此轮的转矩也较小,尽管另一驱动轮与良好路面间的附着力较大,但因平均分配转矩的特点,使这一驱动轮也只能分到与滑转驱动轮等量的转矩,以致驱动力不足以克服行驶阻力,汽车不能前进,而动力则消耗在滑转驱动轮上。此时加大油门不仅不能使汽车前进,反而浪费燃油,加速机件磨损,尤其使轮胎磨损加剧。有效的解决办法是:挖掉滑转驱动轮下的稀泥或在此轮下垫干土、碎石、树枝、干草等。
  2、防滑差速器
  为提高汽车在坏路上的通过能力,某些越野汽车及高级轿车上装置防滑差速器。防滑差速器的特点是,当一侧驱动轮在坏路上滑转时,能使大部分甚至全部转矩传给在良好路面上的驱动轮,以充分利用这一驱动轮的附着力来产生足够的驱动力,使汽车顺利起步或继续行驶。
  Torsen LSD差速器系统
  说起AWD轿车驱动系统人们不能不想到奥迪Quattro,正是奥迪的大胆创新并义无反顾才使得越来越多的人们享受到 伊顿锁式AWD带来的驾驶乐趣,而奥迪Quattro AWD的核心正是Torsen LSD差速器系统,谁能想到电子部件横行的今天它还保持着机械的清纯。
  每辆汽车都要配备有差速器,我们知道普通差速器的作用:第一,它是一组减速齿轮,使从变速箱输出的高转速转化为正常车速;第二,可以使左右驱动轮速度不同,也就是在弯道时对里外车轮输出不同的转速以保持平衡。它的缺陷是在经过湿滑路面时就会因打滑失去牵引力。而如果给差速器增加限滑功能就能满足轿车在恶劣路面具有良好操控性的需求了,这就是限滑差速器(Limited Slip Differential,简称LSD)。全轮驱动轿车AWD系统的基本构成是具有3个差速器,它们分别控制着前轮、后轮、前后驱动轴扭矩分配。这3个差速器不只是人们常见的简单差速器,它们是LSD差速器,带有自锁功能以保证在湿滑路面轮胎发生打滑时驱动轮始终保持有充足的扭矩输出从而在恶劣路况获得良好的操控。世界上的LSD差速器有好几种形式,今天我们就来看看Torsen自锁差速器系统。
  Torsen这个名字的由来取自Torque-sensing Traction——感觉扭矩牵引,连品牌名称都是从牵引力控制中得来的,够专业吧!
  Torsen的核心系统
  托森差速器主要由蜗杆行星齿轮,差速器壳体,前输出轴和后输出轴四套大部件组成。发动机输出的动力直接用来驱动托森差速器的壳体(图中的动力输入齿轮与壳体相连),壳体的转动会带动三组蜗杆行星齿轮转动,行星齿轮与壳体之间是由直齿连接的,与前后输出轴之间是由蜗杆连接的。这样动力可以顺利的通过行星齿轮分配给前后输出轴从而能够驱动前后车桥。正是因为行星齿轮的蜗杆设计,让它具备了一个自锁死功能。一旦某一车轮遇到较大阻力时,托森差速器会向这个车轮传输更大的动力。 在弯道行驶没有车轮打滑时,前、后差速器的作用是传统差速器,蜗杆齿轮不影响半轴输出速度的不同。如车向左转时,右侧车轮比差速器快,而左侧速度低,左右速度不同的蜗轮能够严密地匹配同步啮合齿轮。此时蜗轮蜗杆并没有锁止,因为扭矩是从蜗轮到蜗杆齿轮,这一方向动力传输畅通无阻。
  当左侧车轮出现打滑时,传统差速器将会把动力传输到左轮,使发动机动力再大也只能白白消耗。而托森差速器就不同了,此时快速旋转的左侧半轴将驱动左侧蜗杆,并通过同步啮合齿轮驱动右侧蜗杆,当蜗杆驱动蜗轮时,它们就会锁止,左侧蜗杆和右侧蜗杆实现互锁,保证了非打滑车轮具有足够的牵引力。
  Torsen差速器用在全时四驱系统上,牵引力被分配到了每个车轮,于是就有了良好的弯道、干/湿路面驾驶性能。托森中央差速器确保了前后轮均一的动力分配。如轮胎遇到冰面等摩擦力缺失的路面时,系统会快速做出反应,大部分的扭矩会转向转速慢的车轮,也就是还有抓地力的车轮。
  托森差速器的锁止介入没有时间上的延迟,也不会消耗总扭矩数值的大小,它没有传统锁止差速器所配备的多片式离合器,磨损非常小,可以实现了免维护。
  除了本身性能上的优势,托森差速器还具备其他方面的优势,比如它可以与很多常用变速器、分动器实现匹配,与车辆上ABS、TCS、ESP等电子设备共容,相辅相成的为整车安全和操控服务。
  但是托森差速器还有两个难以解决的问题,一是造价高,所以一般托森差速器都用在高档车上;二是重量太大,装上它后对车辆的加速性是一份拖累。
  到现在为止,它作为一种主流的差速器用在汽车上时间也超过了20年。不过由于它的机械稳定性很出众,多年以来发展并不快,目前只是发展到第三代“托森C”。新的C代托森差速器普遍用在了奥迪B7代的RS4、S8和Q7的“Quattro”全时四驱系统上。新的托森中央差速器最大的变化是前后扭矩分配比一般控制在40:60,前轴扭矩比重可在15%到65%之间变动,后轴扭矩比重可在35%到85%之间变动。
  作为最主要的四驱轿车生产商,奥迪一直在坚持使用托森差速器,除了A3和TT之外,其他所有奥迪车的“quattro”使用的都是托森中央差速器。但是托森差速器并不是只用在奥迪车上,现在使用托森差速器的公司越来越多,有福特、通用、丰田、马自达、路虎、大众以及雷克萨斯等公司。只是前、后、中央的使用位置不同,用的也不是同一代。
  总之,托森差速器是一个很精密很富创造力的发明,从诞生但现在,它一直保持着纯机械的特质。在各大汽车厂商迅速、不断推出各种电子设备装置的今天,它却能一直保持着在很多方面的领先,这不得不让我们对“托森差速器”以及它的设计师充满敬佩。
  TORSEN LSD 是根据蜗轮蜗竿原理实现限制滑动的,其限制程度随相对转动的增加而增加,因此被称为TORQUE SENSING(扭距感应). 托森差速器主要由蜗杆行星齿轮,差速器壳体,前输出轴和后输出轴四套大部件组成。发动机输出的动力直接用来驱动托森差速器的壳体(图中的动力输入齿轮与壳体相连),壳体的转动会带动三组蜗杆行星齿轮转动,行星齿轮与壳体之间是由直齿连接的,与前后输出轴之间是由蜗杆连接的。这样动力可以顺利的通过行星齿轮分配给前后输出轴从而能够驱动前后车桥。正是因为行星齿轮的蜗杆设计,让它具备了一个自锁死功能。一旦某一车轮遇到较大阻力时,托森差速器会向这个车轮传输更大的动力。
  在弯道行驶没有车轮打滑时,前、后差速器的作用是传统差速器,蜗杆齿轮不影响半轴输出速度的不同。如车向左转时,右侧车轮比差速器快,而左侧速度低,左右速度不同的蜗轮能够严密地匹配同步啮合齿轮。此时蜗轮蜗杆并没有锁止,因为扭矩是从蜗轮到蜗杆齿轮,这一方向动力传输畅通无阻。
  当左侧车轮出现打滑时,传统差速器将会把动力传输到左轮,使发动机动力再大也只能白白消耗。而托森差速器就不同了,此时快速旋转的左侧半轴将驱动左侧蜗杆,并通过同步啮合齿轮驱动右侧蜗杆,当蜗杆驱动蜗轮时,它们就会锁止,左侧蜗杆和右侧蜗杆实现互锁,保证了非打滑车轮具有足够的牵引力。
  Torsen差速器用在全时四驱系统上,牵引力被分配到了每个车轮,于是就有了良好的弯道、干/湿路面驾驶性能。托森中央差速器确保了前后轮均一的动力分配。如轮胎遇到冰面等摩擦力缺失的路面时,系统会快速做出反应,大部分的扭矩会转向转速慢的车轮,也就是还有抓地力的车轮。
  托森差速器的锁止介入没有时间上的延迟,也不会消耗总扭矩数值的大小,它没有传统锁止差速器所配备的多片式离合器,磨损非常小,可以实现了免维护。
  除了本身性能上的优势,托森差速器还具备其他方面的优势,比如它可以与很多常用变速器、分动器实现匹配,与车辆上ABS、TCS、ESP等电子设备共容,相辅相成的为整车安全和操控服务。
  但是托森差速器还有两个难以解决的问题,一是造价高,所以一般托森差速器都用在高档车上;二是重量太大,装上它后对车辆的加速性是一份拖累。
  总之,托森差速器是一个很精密很富创造力的发明,从诞生但现在,它一直保持着纯机械的特质。在各大汽车厂商迅速、不断推出各种电子设备装置的今天,它却能一直保持着在很多方面的领先,这不得不让我们对“托森差速器”以及它的设计师充满敬佩。
  TORSEN LSD 是根据蜗轮蜗竿原理实现限制滑动的,其限制程度随相对转动的增加而增加,因此被称为TORQUE SENSING(扭距感应).
  - Torsen的核心是蜗轮、蜗杆齿轮啮合系统
  从Torsen差速器的结构视图中我们可以看到双蜗轮、蜗杆结构,正是它们的相互啮合互锁以及扭矩单向地从蜗轮传送到蜗杆齿轮的构造实现了差速器锁止功能,正是这一特性限制了滑动。
  在弯道行驶没有车轮打滑时,前、后差速器的作用是传统差速器,蜗杆齿轮不影响半轴输出速度的不同。如车向左转时,右侧车轮比差速器快,而左侧速度低,左右速度不同的蜗轮能够严密地匹配同步啮合齿轮。此时蜗轮蜗杆并没有锁止,因为扭矩是从蜗轮到蜗杆齿轮。
  当右侧车轮打滑时,蜗轮蜗杆组件发挥作用,如是传统差速器将不会传输动力到左轮。对于Torsen LSD差速器,此时快速旋转的右侧半轴将驱动右侧蜗杆,并通过同步啮合齿轮驱动左侧蜗杆,此时蜗轮蜗杆特性发挥作用。当蜗杆驱动蜗轮时,它们就会锁止,左侧蜗杆和右侧蜗杆实现互锁,保证了非打滑车轮具有足够的牵引力。
  Torsen差速器的特点
  - Torsen差速器的特点
  Torsen差速器是恒时4驱,牵引力被分配到了每个车轮,于是就有了良好的弯道、直线(干/湿)驾驶性能。Torsen自锁中心差速器确保了前后轮均一的动力分配。任何速度的不同,如前轮遇到冰面时,系统会快速做出反应,75%的扭矩会转向转速慢的车轮,在这里也就是后轮。
  Torsen差速器实现了恒时、连续扭矩控制管理,它持续工作,没有时间上的延迟,但不介入总扭矩输出的调整,也就不存在着扭矩的损失,与牵引力控制和车身稳定控制系统相比具有更大的优越性。因为没有传统的自锁差速器所配备的多片式离合器,也就不存在着磨损,并实现了免维护。纯机械LSD具有良好的可靠性。
  Torsen差速器可以与任何变速器、分动器实现匹配,与车辆其它安全控制系统ABS、TCS(Traction Control Systems,牵引力控制)、SCS(Stability Control Systems,车身稳定控制)相容。Torsen差速器是纯机械结构,在车轮刚一打滑的瞬间就会发生作用,它具有线性锁止特性,是真正的恒时四驱,在平时正常行驶时扭矩前后分配是50∶50。缺点是它的价格很贵。
  第3代Torsen差速器
  - 今天Torsen差速器已经生产到了第3代
  Torsen新一代也就是第3代T-3差速器是理想的中间差速器。T-3仍然在行星齿轮外圈使用了蜗轮式齿轮,但它的结构更加紧凑,外观尺寸也更小,正常情况下的扭矩分配是50∶50,T-3前后的扭矩分配从65∶35到35∶65线性分配。 T-3双差速器系统可以直接提供前左、前右、后轮3向扭矩输出,非常适合于以前驱为基础的AWD车型。
  作为最主要的四驱轿车生产商,奥迪一直在坚持使用Torsen差速器。现在使用Torsen差速器用于AWD车型的公司越来越多,有福特、通用、奥迪、丰田和大众等公司。在今天这个电子的时代,纯机械系统以它的牢固可靠性而保持着独有的位置。卫 东/文
  差速器的检修
  1.差速器壳不能有任何性质的裂纹,壳体与行星齿轮垫片,差速器半轴齿轮之间的接触,应光滑无沟槽;若有轻微沟槽或磨损,可修磨后继续使用,否则应予更换或予以修理。
  2.差速器壳上行星齿轮轴孔与行星齿轮轮轴的配合间隙不得大于0.1-0.15mm,半轴齿轮轴颈与壳孔的配合为间隙配合,应无明显松旷感觉,否则应予更换或修理。

差速器的分类

为什么需要差速器

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。

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。

结构及工作原理

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:

图1 差速器结构图

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。

图2 等速状态

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。

图3 差速状态

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。

差速器的弊端

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。

差速器的性能指标

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:

  • 能否锁止或限滑(锁止指的是直接通过人为或者电控的方式将左右两根轴耦合,使差速功能消失,帮助车辆脱困;限滑一般指当左右两个车轮转速差达到一定程度后,差速器自动锁死)。现代汽车的差速器基本都有限滑或锁死功能,对于一些硬派越野车,用的一般都是强制锁死式的差速器。

  • 扭矩分配比,即差速器能够实现左右(或前后)多少的扭矩分配,扭矩分配范围是否足够。

  • 响应速度、噪音、可靠性、布置空间等

  • 差速器的分类

    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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    图4 牙嵌式锁止机构

    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。

  • 多片离合器,指的是通过电控控制多片离合器接合来实现差速器的锁止

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    图5 多片离合器式差速器

  • 齿轮,依靠各种巧妙的齿轮的设计,如涡轮蜗杆、行星轮机构等实现限滑。这种差速器的特点是:完全的纯机械,相对于电控实现的限滑而言,其可靠性、响应的速度是最大的卖点。各种性能车上的中央差速器一般都采用这种形式的差速器结构。下篇我们介绍的托森差速器就属于这一种。

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    图6 托森A型差速器

  • 黏性耦合式差速器,这种差速器是由多片离合器加上硅油组合而成。利用硅油摩擦受热膨胀后,迫使离合器片结合来锁定轮间速差,结构最简单且体积小、造价低。缺点是响应慢,容易过热。

  • 总结

    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。