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中央差速器

中央差速器

目 錄

1、 原理

2、 分類

3、 鎖止方式

4、 弊端

返回目錄↑1、原理

  汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)離合器、 變速器、傳動(dòng)軸,最后傳送到驅(qū)動(dòng)橋再左右分配給半軸驅(qū)動(dòng)車輪,在這條 中央差速器 動(dòng)力傳送途徑上,驅(qū)動(dòng)橋是最后一個(gè)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(gè)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(qū)動(dòng)轎的主件。 汽車在拐彎時(shí)車輪的軌線是圓弧,如果汽車向左轉(zhuǎn)彎,圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè),在相同的時(shí)間里,右側(cè)輪子走的弧線比左側(cè)輪子長(zhǎng),為了平衡這個(gè)差異,就要左邊輪子慢一點(diǎn),右邊輪子快一點(diǎn),用不同的轉(zhuǎn)速來(lái)彌補(bǔ)距離的差異。 如果后輪軸做成一個(gè)整體,就無(wú)法做到兩側(cè)輪子的轉(zhuǎn)速差異,也就是做不到自動(dòng)調(diào)整。為了解決這個(gè)問(wèn)題,早在一百年前,法國(guó)雷諾汽車公司的創(chuàng)始人路易斯.雷諾就設(shè)計(jì)出了差速器這個(gè)玩意。 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(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸進(jìn)入差速器,直接驅(qū)動(dòng)行星輪架,再由行星輪帶動(dòng)左、右兩條半軸,分別驅(qū)動(dòng)左、右車輪。差速器的設(shè)計(jì)要求滿足:(左半軸轉(zhuǎn)速)+(右半軸轉(zhuǎn)速)=2(行星輪架轉(zhuǎn)速)。當(dāng)汽車直行時(shí),左、右車輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài),而在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)三者平衡狀態(tài)被破壞,導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小,外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。 這種調(diào)整是自動(dòng)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(tài)。例如把一粒豆子放進(jìn)一個(gè)碗內(nèi),豆子會(huì)自動(dòng)停留在碗底而絕不會(huì)停留在碗壁,因?yàn)橥氲资悄芰孔畹偷奈恢茫ㄎ荒埽詣?dòng)選擇靜止( 動(dòng)能最小)而不會(huì)不斷運(yùn)動(dòng)。同樣的道理,車輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)也會(huì)自動(dòng)趨向能耗最低的狀態(tài),自動(dòng)地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí),由于外側(cè)輪有滑拖的現(xiàn)象,內(nèi)側(cè)輪有滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的附加力,由于“最小能耗原理”,必然導(dǎo)致兩邊車輪的轉(zhuǎn)速不同,從而破壞了三者的平衡關(guān)系,并通過(guò)半軸反映到半軸齒輪上,迫使行星齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn),使外側(cè)半軸轉(zhuǎn)速加快,內(nèi)側(cè)半軸轉(zhuǎn)速減慢,從而實(shí)現(xiàn)兩邊車輪轉(zhuǎn)速的差異。差速器并不是只在汽車轉(zhuǎn)彎的時(shí)候起作用,汽車在不平的路面上行駛時(shí)也是起作用的。可以這么說(shuō),任何情況下只要左右兩個(gè)車輪的速度不一樣那就是差速器在起作用。

返回目錄↑2、分類

  不同的差速器,所采用的鎖止方式是不同的,現(xiàn)在常見(jiàn)的差速器鎖,大致有以下幾種鎖止方式:強(qiáng)制鎖止式、高摩擦自鎖式、牙嵌式、托森式和粘性耦合式。其中牙嵌式常用于中重型貨車,在此就不作詳述了。

返回目錄↑3、鎖止方式

  不同的差速器,所采用的鎖止方式是不同的,現(xiàn)在常見(jiàn)的差速器鎖,大致有以下幾種鎖止方式:強(qiáng)制鎖止式、高摩擦自鎖式、牙嵌式、托森式和粘性耦合式。其中牙嵌式常用于中重型貨車,在此就不作詳述了。 1.強(qiáng)制鎖止式

  強(qiáng)制鎖止式差速鎖就是在普通對(duì)稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖,這種差速鎖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于制造,轉(zhuǎn)矩分配比率較高。但是操縱相當(dāng)不便,一般需要停車;另外,如果過(guò)早接上或者過(guò)晚摘下差速鎖,那么就會(huì)產(chǎn)生無(wú)差速器時(shí)的一系列問(wèn)題,轉(zhuǎn)矩分配不可變。 2.高摩擦自鎖式

  高摩擦自鎖式有摩擦片式和滑塊凸輪式等結(jié)構(gòu)。摩擦片式通過(guò)摩擦片之間相對(duì)滑轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)使差速器鎖止,這種差速鎖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作平穩(wěn),在轎車和輕型汽車上最常見(jiàn);滑塊凸輪式利用滑塊和凸輪之間較大的摩擦力矩來(lái)使差速器鎖止,它可以在很大程度上提高汽車的通過(guò)性能,但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工要求高,摩擦件磨損較大,成本較高。以上兩種高摩擦自鎖式差速器鎖都可以在一定范圍內(nèi)分配左右兩側(cè)車輪的輸出轉(zhuǎn)矩,并且接入脫離都是自動(dòng)進(jìn)行,因此應(yīng)用日益廣泛。 3.托森式

  托森式差速器是一種新型的軸間差速器,它在全輪驅(qū)動(dòng)的轎車(如奧迪A7)上有廣泛運(yùn)用!巴猩边@個(gè)名稱是格里森公司的注冊(cè)商標(biāo),表示“轉(zhuǎn)矩靈敏差速器”。它采用 蝸輪蝸桿傳動(dòng)具有自鎖特性的基本原理。托森式差速器結(jié)構(gòu)緊湊,傳遞轉(zhuǎn)矩可變范圍較大且可調(diào),故而廣泛用于全輪驅(qū)動(dòng)轎車的中央差速器以及后驅(qū)動(dòng)橋輪間差速器。但是由于其在高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩差時(shí)的自動(dòng)鎖止作用,一般不能用于前驅(qū)動(dòng)橋輪間差速器。 4.粘性耦合式

  目前,部分四輪驅(qū)動(dòng)轎車上還采用粘性耦合聯(lián)軸器作為差速器使用。這種新型的差速器使用的是硅油作為傳遞轉(zhuǎn)矩的介質(zhì)。硅油具有很高的熱膨脹系數(shù),當(dāng)兩車軸的轉(zhuǎn)速差過(guò)大時(shí),硅油溫度急劇上升,體積不斷膨脹,硅油推動(dòng)摩擦葉片緊密結(jié)合,這是粘性耦合器兩端驅(qū)動(dòng)軸直接聯(lián)成一體,即粘性耦合器鎖死。這種現(xiàn)象被稱為“駝峰現(xiàn)象”。這種現(xiàn)象的發(fā)生極其迅速,差速器驟然鎖死,因此車輛很容易脫離拋錨地。一旦挍油停止之后,硅油的溫度逐漸下降,直至充分冷卻后,駝峰現(xiàn)象才會(huì)消失。鑒于粘性耦合器傳遞轉(zhuǎn)矩柔和平穩(wěn),差速響應(yīng)快,它被推廣運(yùn)用到了驅(qū)動(dòng)橋的軸間差速系統(tǒng),當(dāng)作軸間差速器,使全輪驅(qū)動(dòng)轎車的性能大幅度的提高。

返回目錄↑4、弊端

鎖止中央差速器(分時(shí)四驅(qū))的危險(xiǎn)性

  四輪驅(qū)動(dòng)車在鎖止中央差速器處于分時(shí)四驅(qū)狀態(tài)時(shí),在干燥路面行駛車輛會(huì)傾向于直行,因左右車輪此時(shí)均具有大的附著力,從而使轉(zhuǎn)彎過(guò)程中左右車輪行駛路程不同產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差,通過(guò)前后橋上的差速器將這個(gè)轉(zhuǎn)速差傳入前后傳動(dòng)軸,此時(shí)前后傳動(dòng)軸因沒(méi)有中央差速器將這個(gè)轉(zhuǎn)速差化解掉,這個(gè)差力將限制車輪隨地面轉(zhuǎn)動(dòng),從而引起轉(zhuǎn)向困難,如車速過(guò)快時(shí)易引起翻車。而在濕滑路面上,由于車輪可以在地面滑動(dòng)將這個(gè)轉(zhuǎn)速差力釋放掉,便不會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向困難。所以分時(shí)四驅(qū)只適合在附著力小的沙地、雪地或泥地等路面上使用,如在干燥路面上使用,只能進(jìn)行直線行駛。 鎖止前后差速器后的問(wèn)題

  上面說(shuō)到分時(shí)四驅(qū)在公路上的危險(xiǎn)性,如果我們?cè)诜謺r(shí)四驅(qū)狀態(tài)下進(jìn)一步鎖止了前后橋的差速器,那么車輛在公路上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向幾乎不可能。在正常行駛過(guò)程中前后橋差速器的突然鎖止,將極易引起車輛的顛覆。 鎖止差速器對(duì)四驅(qū)系統(tǒng)的損壞

  鎖止中央差速器和前后橋差速器后,發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力很可能會(huì)從打滑的車輪上集中到仍有附著力的車輪,但是,車輛傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)是讓引擎的扭矩平分給四個(gè)車輪,假如只有一、兩車輪有附著力,它們獲得的扭矩將可能超過(guò)傳動(dòng)系所能承受的范圍。舉例來(lái)講,一輛掛入分時(shí)四驅(qū)并鎖止前后橋差速器的越野車,三個(gè)輪子因?yàn)榈孛娴哪酀舳ジ街,那么這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)100%的動(dòng)力便加在有附著力車輪的那根半軸上,如果附著力和車輛行駛阻力都很大時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的巨大扭力將足以扭斷這個(gè)車輪相關(guān)的半軸。所以在使用差速器鎖時(shí),對(duì)車輛的控制將變得非常重要。

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