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機(jī)械摩擦片式限滑差速器(LSD)是改裝車、賽車必備的改裝零件,LSD看起來(lái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但其實(shí)工作原理很好理解。左右兩組摩擦片組在熱敏差速器油的粘度變化中改變差速比,使操控變得得心應(yīng)手,油門和方向的感覺(jué)更理想,更重要的是LSD是風(fēng)靡全球的漂移賽車最核心的部分之一。 各類差速器的特性比較: 一.開式差速器 切諾基的開式差速器的結(jié)構(gòu),是典型的行星齒輪組結(jié)構(gòu),只不過(guò)太陽(yáng)輪和外齒圈的齒數(shù)是一樣的。在這套行星齒輪組里,主動(dòng)輪是行星架,被動(dòng)輪是兩個(gè)太陽(yáng)輪。通過(guò)行星齒輪組的傳動(dòng)特性我們知道,如果行星架作為主動(dòng)軸,兩個(gè)太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向是不確定的,甚至兩個(gè)太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是相反的。 車輛直行狀態(tài)下,這種差速器的特性就是,給兩個(gè)半軸傳遞的扭矩相同。在一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪懸空情況下,如果傳動(dòng)軸是勻速轉(zhuǎn)動(dòng),有附著力的驅(qū)動(dòng)輪是沒(méi)有驅(qū)動(dòng)力的,如果傳動(dòng)軸是加速轉(zhuǎn)動(dòng),有附著力的驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力等于懸空車輪的角加速度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的乘積。 車輛轉(zhuǎn)彎輪胎不打滑的狀態(tài)下,差速器連接的兩個(gè)半軸的扭矩方向是相反的,給車輛提供向前驅(qū)動(dòng)力的,只有內(nèi)側(cè)的車輪,行星架和內(nèi)側(cè)的太陽(yáng)輪之間由等速傳動(dòng)變成了減速傳動(dòng),駕駛感覺(jué)就是彎道加速比直道加速更有力。 開式差速器的優(yōu)點(diǎn)就是在鋪裝路面上轉(zhuǎn)行行駛的效果最好。缺點(diǎn)就是在一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪喪失附著力的情況下,另外一個(gè)也沒(méi)有驅(qū)動(dòng)力。 開式差速器的適用范圍是所有鋪裝路面行駛的車輛,前橋驅(qū)動(dòng)和后橋驅(qū)動(dòng)都可以安裝。 二.限滑差速器 限滑差速器用于部分彌補(bǔ)開式差速器在越野路面的傳動(dòng)缺陷,它是在開式差速器的機(jī)構(gòu)上加以改進(jìn),在差速器殼的邊齒輪之間增加摩擦片,對(duì)應(yīng)于行星齒輪組來(lái)講,就是在行星架和太陽(yáng)輪之間增加了摩擦片,增加太陽(yáng)輪與行星架自由轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力力矩。 限滑差速器提供的附加扭矩,與摩擦片傳遞的動(dòng)力和兩驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速差有關(guān)。 在開式差速器結(jié)構(gòu)上改進(jìn)產(chǎn)生的LSD,不能做到100%的限滑,因?yàn)橄藁禂?shù)越高,車輛的轉(zhuǎn)向特性越差。 LSD具備開式差速器的傳動(dòng)特性和機(jī)械結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)就是提供一定的限滑力矩,缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)向特性變差,摩擦片壽命有限。 LSD的適用范圍是鋪裝路面和輕度越野路面。通常用于后驅(qū)車。前驅(qū)車一般不裝,因?yàn)長(zhǎng)SD會(huì)干涉轉(zhuǎn)向,限滑系數(shù)越大,轉(zhuǎn)向越困難。 三.鎖止式差速器(機(jī)械鎖止、電動(dòng)鎖止、氣動(dòng)鎖止) 為了保證車輛在復(fù)雜的越野路況下的行駛性能,通過(guò)一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)把差速器鎖死,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)半軸的同步轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)行星齒輪組分析,就是把行星齒輪組的變速機(jī)構(gòu)鎖死,保證行星架和太陽(yáng)輪之間,以及兩個(gè)太陽(yáng)輪之間的傳動(dòng)比都是1:1?梢园烟(yáng)輪和行星架鎖止,可以把行星架和行星齒輪鎖死,還可以把兩個(gè)太陽(yáng)輪鎖死。
鎖止式差速器,在沒(méi)有鎖止的時(shí)候,其傳動(dòng)特性與開式差速器完全相同,在鎖止的情況下,傳動(dòng)比被固定為1:1。 這種差速器的優(yōu)點(diǎn)不言而喻,在越野路面提供了最大的驅(qū)動(dòng)力,缺點(diǎn)是在差速器鎖止的情況下,車輛轉(zhuǎn)向極其困難;存在單車輪承受發(fā)動(dòng)機(jī)100%的扭矩的可能,半軸會(huì)因?yàn)榕ぞ剡^(guò)大而變形或折斷;車輛在轉(zhuǎn)向的過(guò)程中,兩半軸承受相反的扭矩,如果兩側(cè)輪胎的附著力都很大,會(huì)扭斷半軸。另外這種差速器,在車輛行駛過(guò)程中執(zhí)行鎖止動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生比較大的噪音。 鎖止式差速器具備開式差速器的所有結(jié)構(gòu)和特性,在未鎖止的情況下,應(yīng)用范圍與開式差速器相同;在鎖止的情況下,只適合于低速行駛在非鋪裝路面,不能在鋪裝路面上行駛,否則會(huì)導(dǎo)致車輛損壞和轉(zhuǎn)向失控。 這類差速器以ARB的氣動(dòng)鎖止產(chǎn)品和Eaton的電動(dòng)鎖止產(chǎn)品為代表。 四.電子差速器鎖 電子差速器鎖與上述的幾種相比,沒(méi)有改變開式差速器的結(jié)構(gòu)和特性,而是利用ABS或EBD系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行單側(cè)制動(dòng)打滑的車輪的動(dòng)作,限制兩驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速差,保證兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪都有動(dòng)力。 優(yōu)點(diǎn):安全性好,不會(huì)損壞車輛。缺點(diǎn):需要ABS和EBD系統(tǒng),造價(jià)昂貴;在嚴(yán)酷的越野環(huán)境下,電子產(chǎn)品的可靠性不如機(jī)械產(chǎn)品;單側(cè)車輪的驅(qū)動(dòng)力,不如鎖止式差速器的大。 這類差速器鎖,由于成本原因,一般只應(yīng)用于高檔轎車和高檔的SUV。 五.自動(dòng)機(jī)械鎖止差速器 這類差速器的基本結(jié)構(gòu)和機(jī)械鎖止式差速器相同,不同的是,機(jī)械鎖止差速器的鎖止和解鎖,完全由駕駛員人工控制;自動(dòng)機(jī)械鎖止式差速器則是根據(jù)路況自行鎖止和解鎖。它的鎖止檢測(cè)機(jī)構(gòu)很精巧,檢測(cè)量有兩個(gè),一個(gè)是差速器邊齒輪和差速器殼子之間的轉(zhuǎn)速差,另外一個(gè)就是差速器殼的轉(zhuǎn)速。 鎖止條件:差速器殼體轉(zhuǎn)速不超過(guò)設(shè)定值(也就是車速低于設(shè)定值),變齒輪與差速器殼的轉(zhuǎn)速差超過(guò)設(shè)定值(左右車輪的轉(zhuǎn)速差太大),如果兩個(gè)條件都符合,就會(huì)觸發(fā)差速器的鎖止,正常行駛中的轉(zhuǎn)向不會(huì)引起它的鎖止。整個(gè)鎖止過(guò)程,車輪空轉(zhuǎn)的角度差不超過(guò)360度。 解鎖條件:差速器殼轉(zhuǎn)速超過(guò)設(shè)定值(車速超過(guò)設(shè)定值),左右半軸的扭矩方向相反(車輛開式轉(zhuǎn)向),滿足兩者中的任何一個(gè),就會(huì)立即解鎖。 優(yōu)點(diǎn):公路行駛特性與開式差速器完全相同。越野路面,與鎖止式差速器特性完全相同,不會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)向而扭斷半軸,其鎖止和解鎖過(guò)程完全是自動(dòng)的,不需要人為干預(yù)?煽啃苑浅8摺 缺點(diǎn):鎖止噪音比較大,結(jié)構(gòu)比機(jī)械鎖止差速器復(fù)雜,每一種差速器只能適用于一種車型,不具有通用性。 適用性:可以直接替換開式差速器,前驅(qū)后驅(qū)都可以用,沒(méi)有適用性方面的限制。 以Eaton公司的產(chǎn)品為代表的自動(dòng)機(jī)械鎖止差速器是最適合越野車適用的差速器,遺憾的是,沒(méi)有能直接給小切用的產(chǎn)品。 上一頁(yè) [1] [2] [3] [4] [5] 下一頁(yè) 六.PowerTraxNoSlip 我不確定它到底屬于哪一類。叫的比較多的,是“無(wú)滑動(dòng)動(dòng)力牽引”。如果從功能上看,也可以叫“自動(dòng)解鎖差速器”。叫什么名字都無(wú)所謂,反正都是同一個(gè)產(chǎn)品。 PowerTraxNoSlip的工作原理和鎖止差速器恰恰相反,這個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的非常巧妙。鎖止差速器工作的時(shí)候,是執(zhí)行鎖止操作;而PowerTraxNoSlip工作的時(shí)候,執(zhí)行的是單邊解鎖操作。 PowerTraxNoSlip在車輛直行的時(shí)候,左右半軸通過(guò)齒輪與小齒輪軸同步轉(zhuǎn)動(dòng),工作在鎖止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)兩驅(qū)動(dòng)輪存在轉(zhuǎn)動(dòng)角度差的時(shí)候(車輛轉(zhuǎn)向或者一個(gè)輪子打滑),PowerTraxNoSlip會(huì)通過(guò)它的機(jī)械機(jī)構(gòu),將一個(gè)輪子的離合器分離,取消它的動(dòng)力輸出。兩個(gè)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)角度相同的時(shí)候,離合器再結(jié)合。完成一次分離并重新結(jié)合的操作,兩個(gè)車輪的角度差不小于18度。加油門的時(shí)候,分離的是轉(zhuǎn)的稍快的車輪,收油門發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的時(shí)候,分離的是轉(zhuǎn)的稍慢的車輪。如果用于前橋驅(qū)動(dòng),車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會(huì)隨著加減油門有失控的傾向。在附著力高的路面(土路或柏油路),如果兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪因?yàn)轵?qū)動(dòng)力過(guò)大而同時(shí)打滑,則每一個(gè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周,與其相聯(lián)的PowerTraxNoSlip離合器都會(huì)分離結(jié)合2到10次,兩個(gè)車輪交替的獲得分動(dòng)箱輸出的100%扭矩,驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力輸出狀態(tài)不是連續(xù)的,而是脈動(dòng)的,地面的附著力越大,兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)速越高,PowerTraxNoSlip離合器結(jié)合時(shí)的沖擊力就會(huì)越大。為了承受這種高頻的大扭矩沖擊,制造PowerTraxNoSlip的材料強(qiáng)度必須特別耐沖擊,所以使用的時(shí)鈦合金。但原車半軸設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮這種沖擊扭矩,往往承受不了。 優(yōu)點(diǎn):通用性好,安裝簡(jiǎn)便,沒(méi)有鎖止式差速器的鎖止噪音,在鋪裝路面上不會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)向而扭斷半軸。 缺點(diǎn):不能用于全時(shí)四驅(qū)的前橋;在附著力比較高的平坦路面,提供的牽引力小于鎖止式差速器;在高附著力路面,兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪同時(shí)打滑,對(duì)半軸的沖擊力非常大,容易扭斷半軸;安裝PowerTraxNoSlip會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)檔車換檔沖擊變大。 適用性:適合后橋驅(qū)動(dòng)輕度越野和低附著力路面。不適合高附著力路面和大動(dòng)力輸出的場(chǎng)合的使用,不適合在前橋內(nèi)安裝(即使是4驅(qū)的切諾基,很容易斷前半軸)。 如果你已經(jīng)閱讀了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理,你就能懂得汽車動(dòng)力是如何產(chǎn)生的;如果你已經(jīng)閱讀了手動(dòng)變速器的工作原理,你就會(huì)懂得下一步動(dòng)力會(huì)傳到哪里。對(duì)大多數(shù)汽車來(lái)說(shuō),差速器在其傳動(dòng)系中,位于驅(qū)動(dòng)輪之前的最后一級(jí)。本文將闡述差速器的工作原理。 差速器有三大功用: 把發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳輸?shù)杰囕喩希?/P> 充當(dāng)汽車主減速齒輪,在動(dòng)力傳到車輪之前將傳動(dòng)系的轉(zhuǎn)速減下來(lái) 將動(dòng)力傳到車輪上,同時(shí),允許兩輪以不同的輪速轉(zhuǎn)動(dòng) 在本文中,你將會(huì)了解到汽車為什么需要一個(gè)差速器,它工作的方式及其優(yōu)缺點(diǎn)。我們也將會(huì)了解到防滑差速器。 上一頁(yè) [1] [2] [3] [4] [5] 下一頁(yè) 為什么需要差速器 當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí),車輪以不同的速度旋轉(zhuǎn)。在下面的動(dòng)畫中你可以看到,在轉(zhuǎn)彎時(shí),每個(gè)車輪駛過(guò)的距離不相等,即內(nèi)側(cè)車輪比外側(cè)車輪駛過(guò)的距離要短。因?yàn)檐囁俚扔谄囆旭偟木嚯x除以通過(guò)這段距離所花費(fèi)的時(shí)間,所以行駛距離短的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就慢。同時(shí)需要注意的是:前輪較之后輪,所走過(guò)的路程是不同的。 對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)型汽車的從動(dòng)輪,或前輪驅(qū)動(dòng)型汽車的從動(dòng)輪來(lái)說(shuō),不存在這樣的問(wèn)題。由于它們之間沒(méi)有相互聯(lián)結(jié),它們彼此獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)。但是兩主動(dòng)輪間相互是有聯(lián)系的。因此一個(gè)引擎或一個(gè)變速箱可以同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)車輪。如果你的車上沒(méi)有差速器,兩個(gè)車輪將不得不固定聯(lián)結(jié)在一起,以同一轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。這會(huì)導(dǎo)致汽車轉(zhuǎn)向困難。此時(shí),為了使汽車能夠轉(zhuǎn)彎,一個(gè)輪胎將不得不打滑。對(duì)于現(xiàn)代輪胎和混凝土道路來(lái)說(shuō),要使輪胎打滑則需要很大的外力,這個(gè)力通過(guò)車橋從一個(gè)輪胎傳到另一個(gè)輪胎,這樣就給車橋零部件產(chǎn)生很大的應(yīng)力。 什么是差速器 差速器就是一種將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩一分為二的裝置,允許轉(zhuǎn)向時(shí)輸出兩種不同的轉(zhuǎn)速。 在現(xiàn)代轎車或貨車,包括許多四輪驅(qū)動(dòng)汽車上,都能找到差速器。這些四輪驅(qū)動(dòng)車的每組車輪之間都需要差速器。同樣,其兩前輪和兩后輪之間也需要一個(gè)差速器。這是因?yàn)槠囖D(zhuǎn)彎時(shí),前輪較之后輪,走過(guò)的距離是不相同的。 部分四輪驅(qū)動(dòng)車前后輪之間沒(méi)有差速器。相反的,他們被固定聯(lián)結(jié)在一起,以至于前后輪轉(zhuǎn)向時(shí)能夠以同樣的平均轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。這就是為什么當(dāng)四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)忙碌時(shí),這種車輛轉(zhuǎn)向困難的原因。 不同車速下轉(zhuǎn)彎 我們將從最簡(jiǎn)單的一類差速器——開式差速器,講起。首先,我們需要了解一些技術(shù):下圖就是一個(gè)開式差速器部件。 當(dāng)一輛轎車沿著一條路直線行駛時(shí),兩側(cè)車輪以同一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。輸入小齒輪帶動(dòng)螺旋錐齒輪和殼體。殼體內(nèi)的小齒輪都不轉(zhuǎn)動(dòng),兩邊的齒都有效的將殼體鎖住。 注意到輸入小齒輪的齒比螺旋錐齒輪的齒小。如果主減速比為4.10,螺旋錐齒輪的齒數(shù)就要比輸入小齒輪的齒多4.10倍。更多關(guān)于傳動(dòng)率的信息請(qǐng)參閱齒輪是如何工作的。 當(dāng)一輛汽車轉(zhuǎn)彎時(shí),車輪必須以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。 從上圖中,你可以看到殼體內(nèi)的小齒輪在車輛轉(zhuǎn)向時(shí)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。以此實(shí)現(xiàn)兩側(cè)車輪以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。內(nèi)側(cè)車輪要比殼體轉(zhuǎn)得慢。但外側(cè)車輪就要轉(zhuǎn)得相對(duì)快點(diǎn)。 在薄冰上行駛 開式差速器一般都是將相同大小的扭矩分配到兩側(cè)車輪上。有兩個(gè)因素決定分配到車輪扭矩的多少:設(shè)備及牽引力。在干燥的環(huán)境、有充足的牽引力的情況下,分配到車輪的扭矩受到發(fā)動(dòng)機(jī)及齒輪的限制;在牽引力較小的情況下,諸如在冰面上行駛。在這種情況下,扭矩的大小受限于車輪不至于打滑。所以,即使一輛車可以產(chǎn)生更大的扭矩,同樣需要足夠的牽引力用以將這些扭轉(zhuǎn)力矩傳輸?shù)降孛嫔。如果?dāng)車輪開始打滑時(shí),你用力睬油門,只會(huì)使車輪轉(zhuǎn)得更快。 上一頁(yè) [1] [2] [3] [4] [5] 下一頁(yè) 如果你曾經(jīng)在冰面上開過(guò)車,你可能知道使加速變得容易的方法。那就是你不以一檔起步而是二檔起步,甚至是三檔。因?yàn)樽兯倨骼锏臋n位越高,傳到車輪上的扭矩會(huì)變的更少。這樣就會(huì)讓車輪在不轉(zhuǎn)的情況下加速更快。 當(dāng)一個(gè)汽車主動(dòng)輪在附著系數(shù)較高的路面上,而另一個(gè)主動(dòng)輪卻在冰面上時(shí),會(huì)發(fā)生什么情況呢?這就是開式差速器的問(wèn)題所在。 記住,開式差速器總是運(yùn)用于兩輪轉(zhuǎn)矩相等的情況下,最大扭矩受限于最大防滑系數(shù)的限制。他并不會(huì)給在冰面上的車輪以更大的扭矩。而且牽引力好的那個(gè)車輪僅獲得很少量的扭矩。此時(shí),你的車就不能正常運(yùn)行。 越野行駛 除此之外,開式差速器可能在你越野的時(shí)候給你帶來(lái)麻煩。如果你有一輛前后都有差速器的四輪驅(qū)動(dòng)車或越野車,你可能被卡住。 現(xiàn)在,記得——就如我們之前已經(jīng)提到過(guò)的,開式差速器一般都是給兩輪傳遞相等的扭矩。如果一側(cè)前輪及一側(cè)后輪陷入地中,兩輪只能在空無(wú)助的旋轉(zhuǎn),汽車根本無(wú)法移動(dòng)。 這類問(wèn)題只能通過(guò)防滑式差速器(LSD)來(lái)解決,有時(shí)也叫做“positraction”。防滑差速器使用多種機(jī)械技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)常規(guī)差速器使車輛轉(zhuǎn)彎的行為。當(dāng)一側(cè)車輪打滑時(shí),提供更多的扭矩給不打滑的輪子。 接下去的幾章將詳細(xì)介紹不同類型的防滑差速器,包括離合器式防滑差速器,粘性鎖止式差速器,托森差速器等。
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