關于差速器和四輪驅動的研究

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1、關于差速器和四輪驅動的研究 摘要：差速器可以保證汽車左右兩個輪子有轉速差，其本質是兩根輸出軸可以有轉速差，這保證了汽車在過彎時左右輪不發(fā)生干涉。但差速器扭力的輸出總是傾向于阻力小的那一側，因此這不利于越野車擺脫困境。所以就有了限滑差速器和差速鎖。本文就差速器的種類和四驅的種類以及差速器和四驅的關系進行介紹。 1.差速器和四驅系統(tǒng)的分類： 開放式差速器 鎖式差速器：伊頓鎖式差速器（自動） 手動鎖止式差速器 電動 差速器 多片離合式 液壓 氣動 粘性偶合式 限滑差速器 托森差速器 螺旋齒輪差速器 分時四驅

2、四驅系統(tǒng) 全時四驅 適時四驅 2各種差速器的介紹 2．1伊頓鎖式差速器 伊頓鎖式差速器屬于自動、低速鎖式差速器，當車子的速度超過30km/h時，便會自動解鎖。這種純機械式的差速器利用離心原理工作，當兩側車輪的速度差在100r/min以上時，離心鎖銷就會自動扣緊把兩個半軸鎖住，形成一根驅動軸，動力就會完全的、不打滑地輸送給低牽引力端的車輪上。效果和通過牙嵌手動鎖死一樣。 2.2多片離合式限滑差速器 多片離合式限滑差速器應用非常廣泛，因為其造價沒有托森差速器那樣昂貴，而且與電子系統(tǒng)的兼容性強，靈敏度高，鎖住的扭矩可以隨離合壓板的壓力變化而變化，理論上可以實現(xiàn)0到1

3、00％的變化。但是易磨損，需要定期維護。其本質是多組摩擦片和開放式差速器的結合，摩擦片分別置于差速器殼和一根傳動軸上面，且交錯放置（如圖1）。當系統(tǒng)探測到兩輸出軸的轉速差超過限定值時（即一邊打滑時），便會施加力量給離合片壓板，迫使轉速小的那根軸一起運動，減小轉速差。對動力源的控制一般是電子控制的，但是也有少數(shù)是通過機械結構控制的。這種限滑差速器對于汽車的前中后三根軸都適用。 圖1 2.3粘性偶合式差速器 粘性偶合式差速器是粘性偶合器和開放式差速器的結合，粘性偶合器置于兩輸出軸之間。先來介紹一下粘性偶合器，它是一個密封的多板片偶合器，它是由殼體、外板、內板、內軸等主要

4、零件構成，其中殼體和外板為主動部分，在動力輸入一端；內板和內軸為從動部分，在動力輸出一端；內、外板間隔排列在一起，它們之間的間隙很小，黏度很高的硅酮油液充入這些間隙中。當輸入端與輸出端轉速差較少時，硅酮油和內、外板幾乎以同一轉速旋轉，這時油液內部不會產(chǎn)生剪切粘性阻力，偶合器不傳遞動力。當輸入端與輸出端轉速差較大時，接近內板的油液與接近外板的油液之間有較大的轉速差，這時就會產(chǎn)生剪切粘性阻力，迫使輸入端與輸出端之間減少轉速差，偶合器傳遞動力。當汽車轉彎時，兩輸出軸的轉速差很小，粘性阻力很小，對汽車的過彎影響很小。這種限滑差速器造價低，適應性好，但由于粘性偶合器的性能制約，轉速慢的一側（即未打滑一側

5、）至多得到百分之五十的扭矩，沒有良好的脫困性能，且由于流體的滯后特性，其反應速度較慢。而且若兩輸出軸長期存在轉速差，會導致硅油過熱，耐久性不好。 2.4托森差速器 托森差速器是一種扭力感應式LSD，它是將普通差速器的齒輪從齒輪改成渦輪蝸桿，而安裝位置和形式并不變，借由蝸輪蝸桿傳動的自鎖功能（蝸桿可以向蝸輪傳遞扭矩，而蝸輪向渦桿施以扭矩時齒間摩擦力大于所傳遞的扭矩，而無法旋轉）來實現(xiàn)防滑功能。兩輸出軸之間的扭矩可以在75:25～25:75之間線性變化。托森差速器是純機械的自鎖差速器，駛員不能手動設定，這意味著該裝置有很高的可靠性和靈敏度。但由于精密的計算及制造，托森差速器的成本

6、很高。奧迪的四驅版本往往裝備托森差速器。 2.5螺旋齒輪限滑差速器 螺旋齒輪限滑差速器內部的齒輪構造與扭力感應式LSD有些相似，同樣是將普通差速器的齒輪從直齒改成螺旋齒，不過不是利用二者摩擦力的不同，而是改變了齒輪的安裝位置和形式，通過只有螺旋齒輪才能實現(xiàn)的安裝位置和形式，利用齒輪的減速比來限制左右驅動輪轉速差的。這種LSD所能達到的最大轉速差比較小。而且，扭力感應型的齒輪配置為縱向，而此種螺旋齒輪LSD的則為橫向裝置。和機械式LSD相比，它的最大弱點在于限制鎖定的扭力范圍較小，但維修、使用上沒有什么特別麻煩之處。 隨著技術的發(fā)展和廠商為了規(guī)避知識產(chǎn)權問題，往往在一種

7、限滑差速器上面衍生出多種大同小異的產(chǎn)品，其名稱也多種多樣?，F(xiàn)在先進的“主動式差速器”的本質就是在在傳統(tǒng)限滑差速器（一般是一多片離合式為基礎）的基礎上，增加許多傳感器和電子裝置，達到預防打滑的效果，這類產(chǎn)品主要針對高性能房車。 3四輪驅動系統(tǒng)介紹 3.1分時四驅 分時四驅是一種駕駛者可以在兩驅和四驅之間手動選擇的四輪驅動系統(tǒng)，由駕駛員根據(jù)路面情況，通過接通或斷開分動器來變化兩輪驅動或四輪驅動模式，這也是越野車或四驅SUV最常見的驅動模式。它靠操作分動器實現(xiàn)兩驅與四驅的切換。它的優(yōu)點是結構簡單，穩(wěn)定性高，堅固耐用，但缺點是必須車主手動操作，有些甚至結構復雜，不止是一個步驟，同時還需要停車操作

8、，這樣不僅操作起來比較麻煩，而且遇到惡劣路況不能迅速反應，往往錯過了脫困的最佳時機；二是因為分時四驅沒有中央差速器，所以不能在硬地面（鋪裝路面）上使用四驅系統(tǒng)，特別是在彎道上不能順利轉彎。 一般情況下，車輛并不是長時間處于四驅狀態(tài)，正常行使狀況下，采用的是兩輪驅動，當需要通過惡劣路面時，駕駛員可以通過分動桿把兩輪驅動切換成四輪驅動，讓四個車輪都提供驅動力，從而提高車輛的通過性能。 操作方式：車內會特別設計分動裝置，有些是分動箱的擋桿，有些是電子的按鈕或旋鈕。 下圖是越野能力最強的分時四驅系統(tǒng)，前后差速器都可以手動鎖死。如果前后均為開放式差速器，則遇到前后各有一個輪子打滑的情況，車輛將無法脫

9、困。 3.2全時四驅 全時四驅是指動力始終傳遞到四個輪子的動力方案，具體步驟是：發(fā)動機→變速箱→中央差速器→前軸和后軸。由于前后軸都有動力輸出，全時四驅車輛的轉向風格也很有特點，最明顯的就是它會比兩驅車型轉向更加中性，通常它可以更好的避免前驅車的轉向不同和后驅車的轉向過度，這也是駕駛安全性以及穩(wěn)定性的特點之一。 下圖列出了幾種由不同種類的差速器或配合差速鎖而形成的風格和性能各異的全時四驅系統(tǒng)。（D為開放式差速器，TD為托森差速器，綠色符號為牙嵌式手動差速鎖，藍色符號為多片離合器，紅色箭頭指打滑時會有電子系統(tǒng)介入，通過制動來限滑） 特點：無論何種路況均能發(fā)揮出高超的行駛性能

10、 特點：城市路面游刃有余，越野能力不足，傾向于城市路面。 特點：城市路面上的性能并無多大優(yōu)勢，但低速檔和3個差速鎖保證了強悍的越野性能，傾向于越野 特點：傾向于城市低速檔幾乎沒有作用，除非搭載的發(fā)動機扭矩很小。 特點：擁有一定的越野性能，對付一般的情況足夠。 特點：城市路面性能出色，越野性能更強悍 對全時四驅的總結：越野車的全時四驅系統(tǒng)和高性能房車的全時四驅系統(tǒng)由于其功能的側重點不同，存在著較大的差異。越野車主要注重在極限情況下（如只有一個輪子和地面有較好的

11、附著力）的脫困性能，只要差速器的兩根輸出軸可以連成一個整體，即不發(fā)生相對滑動是最好的，所以“鎖死”是最高效的方法;而高性能房車則注重過彎極限高，加速不打滑，所以對差速器的要求較高，不僅要可以百分之百得鎖死，還要兩輸出軸之間的扭矩可以線性變化，這就決定了它要有眾多傳感器和電子設備做輔助，在嚴酷的環(huán)境中容易出問題，不如機械鎖死來得可靠。 3.3適時四驅 適時四驅單純從字面來理解，就是指只有在適當?shù)臅r候才會的四輪驅動，而在其它情況下仍然是兩輪驅動的驅動系統(tǒng)。動力方案是：發(fā)動機→變速箱→前軸→中央偶合器→后軸。這種四驅系統(tǒng)沒有中央差速器，取而代之的是一個偶合器，常用的有多片離合式和粘性偶合器。由于適時四驅的特殊結構，它更適合于前橫置發(fā)動機前驅平臺的車型配備，這使得許多基于這種平臺打造的SUV或者四驅轎車有了裝配四驅系統(tǒng)的可能。 當然，適時四驅的缺點仍然是存在的，目前絕大多數(shù)適時四驅在前后軸傳遞動力時，會受制于結構本身的缺陷，無法將超過50%以上的動力傳遞給后軸，這使它在主動安全控制方面，沒有全時四驅的調整范圍那么大；同時相比分時四驅，它在應對惡劣路面時，四驅的物理結構極限偏低。 操作方式：大多數(shù)都在車內設計了單獨的按鈕，印有“LOCK”字樣，而也有些為自動感應式的聯(lián)通四驅狀態(tài)，車內無按鈕 下圖為運用多片離合器作為中央偶合器的適時四驅結構圖。