中央差速器

    我们知道车辆在行驶过程中不光只有直线行驶,还有各种角度的弯道,当车辆行驶在弯道中时,四个车轮的轨迹是四条半径不同的圆弧。这就造成四个车轮在弯中的转速不同,如果车轮只能以同一转速转动,那车辆根本无法转弯,就算强行转向也会因为车轮转速差而折断中间的车轴。这时就需要安装差速器来实现差速,将发动机输出轴上的一个固定转速分解成不同的转速传递到车轮。一般两驱车只有一个差速器,安装在前或者后轴中间。

    汽车转向时,前轮转弯半径比同侧的后轮要大,因此前轮的转速要比后轮快,以至四个车轮走的路线完全不一样,所以四驱车则需要中央差速器来分配前后轴扭矩

中央差速器的种类有:

    开放式中央差速器
    多片离合器差速器
    托森差速器
    粘性联轴节式差速器

开放式中央差速器

    顾名思义,开放式差速器就是没有任何限制,可以在汽车转弯时正常工作的差速器,行星齿轮组没有任何锁止装置,假如一辆四驱车配备了前中后三个开放式差速器,那么如果其中一个轮子打滑,那么这个车的全部动力都会浪费在这个车轮上,而其余三个车轮则无法到的动力。

优点:没有特别的优点,因为差速是汽车正常行驶的必备条件;

缺点:在越野车领域,开放式差速器会影响非铺装路面的脱困性。


多片离合器式差速器

    多片离合器差速器依靠湿式多片离合器产生差动转矩。这种系统多用作适时四驱系统的中央差速器使用。其内部有两组摩擦盘,一组为主动盘,一组为从动盘。主动盘与前轴连接,从动盘与后轴连接。两组盘片被浸泡在专用油中,二者的结合和分离依靠电子系统控制。

    在直线行驶时,前后轴的转速相同,主动盘与从动盘之间没有转速差,此时盘片分离,车辆基本处于前驱或后驱状态,可达到节省燃油的目的。在转弯过程中,前后轴出现转速差,主、从动盘片之间也产生转速差。但由于转速差没有达到电子系统预设的要求,因而两组盘片依然处于分离状态,此时车辆转向不受影响。

『上图为前、后轴之间的多片离合器差速器-模型图』

    当前后轴的转速差超过一定限度,例如前轮开始打滑,电控系统会控制液压机构将多片离合器压紧,此时主动盘与从动盘开始发生接触,类似离合器的结合,扭矩从主动盘传递到从动盘上从而实现四驱。

    多片摩擦式限滑差速器的接通条件和扭矩分配比例由电子系统控制,反应速度快,部分车型还具备手动控制的“LOCK”功能,即主、从动盘片可保持全时结合状态,功能接近专业越野车的四驱锁止状态。但摩擦片最多只能传递50%的扭矩给后轮,并且高强度的使用会时摩擦片过热而失效。

优点:反映速度很快,可瞬间结合;多数车型都是电控结合,无需手动控制;

缺点:最多只能将50%的动力传递给后轮,高负荷工作时容易过热。

 

托森差速器

    托森(Torsen)这个名字的由来取Torque-sensing Traction——感觉扭矩牵引,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,这一特性限制了滑动。在在弯道正常行驶时,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。而当一侧车轮打滑时,蜗轮蜗杆组件发挥作用,通过托森差速器或液压式多盘离合器,极为迅速地自动调整动力分配。

『托森差速器-结构图』

    当车辆正常行驶的时候,差速器壳P转动,同时带动蜗杆3和4转动,此时3和4之间没有相对转动,于是红色的1轴和绿色的2轴以同一个速度旋转。而当一侧车轴遇到较大的阻力而另一侧车轴空转的时候,例如红色车轴遇到较大的阻力,则一开始它静止不动,而差速器壳还在旋转,于是带动蜗杆齿轮4沿着红色轴滚动,4滚动的同时又带动3旋转,但是3与绿色的车轴2有自锁的效果,所以3的转动并不能带动绿色车轴2转动,于是3停止转动,同时又使得4也停止转动,于是4只能随着差速器壳的转动带动红色车轴旋转,即将扭矩分配给了红色车轴,车辆脱困。

『托森差速器原理视频』

    最核心的装置就是中央扭矩感应自锁式差速器,它可以根据行驶状态使动力输出在前后桥间以25:75~75:25连续变化,而且反应十分迅速,几乎不存在滞后(扭矩感应自锁式差速器的特点在前面也详细分析过),而且有电子稳定程序的支持,更进一步提高了动力分配的主动性。

    简单地说,托森差速器就是一个全自动纯机械差速器,即不需要人为控制+100%可靠的+传动直接的限滑差速器,从某个角度来说是一种很均衡的设计。

优点:能够在瞬间对驱动轮之间出现的阻力差提供反馈,分配扭矩输出,而且锁止特性是线性的,能够在一个相对宽泛的扭矩输出范围内进行调节;

缺点:没有两驱状态;差速器限滑能力有限,动力无法完全传递到有某一车轮。

 

粘性联轴节式差速器

    粘性联轴节式差速器,这种结构的差速器是当今全轮驱动汽车上自动分配动力的灵巧的装置。它通常安装在以前轮驱动为基础的全轮驱动汽车上。这种汽车平时按前轮驱动方式行驶。粘性联轴节的最大特点就是不需驾驶员操纵,就可根据需要自动把动力分配给后驱动桥。

    粘性联轴节的工作原理,有点类似于多片离合器。在输入轴上装有许多内板,插在输出轴壳体内的许多外板当中,并充入高粘度的硅油。输入轴与前置发动机上的变速分动装置相连,输出轴与后驱动桥相连。

『粘液藕合器式差速器-结构图』

    在正常行驶时,前后车轮没有转速差,粘性联轴节不起作用,动力不分配给后轮,汽车仍然相当于一辆前轮驱动汽车。

    汽车在冰雪路面上行驶时,前轮出现打滑空转,前后车轮出现较大的转速差。粘性联轴节的内、外板之间的硅油受到搅动开始受热膨胀,产生极大的粘性阻力,阻止内外板间的相对运动,产生了较大的扭矩。这样,就自动地把动力传送给后轮,汽车就转变成全轮驱动汽车。

    在汽车转向时,粘性联轴节还可吸收前后车轮由于内轮差而产生的转速差,起到前后差速器的作用。在汽车制动时,它还可以防止后轮先抱死的现象。

  

本田CR-V和哈弗M1都装备粘性联轴节』

优点:尺寸紧凑、结构简单、生产成本低;

缺点:缺点是反应速度慢,扭矩分配比例小,结合和分离不可手动控制,高负荷工作时因为过热可能会失效。

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