圖解汽車（9） 汽車差速器結構原理解析

發(fā)動機動力輸出是需經過一系列的傳動機構才傳遞到驅動輪的，其中非常重要的一環(huán)就是差速器了。差速器是如何實現差速的？本期文章將對差速器的結構原理進行解析。

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● 為什么要用差速器？

　　汽車在轉彎時，車輪做的是圓弧的運動，那么外側車輪的轉速必然要高于內側車輪的轉速，存在一定的速度差，在驅動輪上會造成相互干涉的現象。由于非驅動輪左右兩側的輪子是相互獨立的，互不干涉。

　　驅動輪如果直接通過一根軸剛性連接的話，兩側輪子的轉速必然會相同。那么在過彎時，內外兩側車輪就會發(fā)生干涉的現象，會導致汽車轉彎困難，所以現在汽車的驅動橋上都會安裝差速器。

　　布置在前驅動橋（前驅汽車）和后驅動橋（后驅汽車）的差速器，可分別稱為前差速器和后差速器，如安裝在四驅汽車的中間傳動軸上，來調節(jié)前后輪的轉速，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，同時帶動側齒輪轉動，從而推動驅動輪前進。

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

　　當車輛轉彎時，左右車輪受到的阻力不一樣，行星齒輪繞著半軸轉動并同時自轉，從而吸收阻力差，使車輪能夠與不同的速度旋轉，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，如果當某一側車輪的阻力為0（如車輪打滑），那么另一側車輪的阻力相對于車輪打滑的一側來說太大了，行星齒輪只能跟著殼體一起繞著半軸齒輪公轉，同時自身還會自轉。這樣的話就會把動力全部傳遞到打滑的那一側車輪，車輪就只能原地不動了。

　　所以為了應付差速器這一弱點，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，是左右兩側驅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動力的分配。其殼體內有多片離合器，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沒有打滑的車輪，從而擺脫困境。不過在長時間重負荷、高強度越野時，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)形齒輪結構的差速器不同的是，托森差速器內部為蝸輪蝸桿行星齒輪結構。托森差速器一般在四驅汽車上作為中央差速用。

　　它的工作是純機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)能更及時可靠地調節(jié)前后扭矩分配。

　　上圖為奧迪A4 Quattro四驅系統(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。

● 四輪驅動汽車有什么特點？

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

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

● 分時四驅是什么？

　　分時四驅可以簡單理解為根據不同路況駕駛員可以手動切換兩驅或四驅模式。如在濕滑草地、泥濘、沙漠等復雜路況行駛時，可切換至四驅模式，提高車輛通過性。如在公路上行駛，可切換至兩驅模式，避免轉向時車輛轉向時發(fā)生干涉現象，減低油耗等。

● 適時四驅又是怎樣的？

　　適時四驅就是根據車輛的行駛路況，系統(tǒng)會自動切換為兩驅或四驅模式，是不需要人為控制的。適時驅動汽車其實跟駕駛兩驅汽車沒太大的區(qū)別，操控簡便，而且油耗相對較低，廣泛應用于一些城市SUV或轎車上。

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

● 全時四驅？

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