差速鎖的作用是什麼?

車業雜談



差速鎖是什麼呢?經常會聽說某某車型有2把鎖,3把鎖的,聽上去就很霸氣,那麼差速鎖的作用是什麼呢?其實差速鎖的作用是把差速器的行星齒輪機構進行鎖止,讓差速器失去作用,這樣差速器兩端的驅動軸就會變成硬性連接沒有轉速差。
那麼車輛的驅動輪為什麼需要有差速器呢?這是因為

車輛在轉彎的時候,內外側車輪的轉速就會出現一定轉速差,如果沒有差速器的存在車輛將很難轉彎,有了差速器以後就算是一側車輪不轉,另一車的車輪也會正常旋轉。
這個差速器雖然在路面附著力良好的時候,會提高車輛在轉彎時的行駛穩定性,
但一旦車輛在比較溼滑的路況條件下反而會影響車輛的驅動力,這是因為如果有車輪打滑,車輛的驅動力都會從這個打滑的車輪消耗掉,這樣車輛就會無法行駛,我們平時所說的陷車就是這個原因造成的。
回來再來說說差速鎖的問題,有差速鎖的都是硬派越野車,有了差速鎖以後會提高車輛的脫落能力,當差速鎖把差速器鎖死以後,驅動軸兩端就會形成硬性連接,這樣發動機的動力就會平均分配到驅動軸兩端,這樣只要有一個車輪有附著力就可以脫困。

現在使用比較多的差速鎖有牙嵌式,伊頓差速鎖,託森差速器,多片離合器是差速鎖。伊頓差速鎖是採用純機械自動結構,一般用於入門級硬派的SUV車型,當兩側驅動軸轉速差達到100轉以上,差速鎖就會工作,這樣就可以幫助車輛脫困。不過伊頓差速鎖反應速度有點慢,這是一個缺點。
使用最多的就是牙嵌式差速鎖,這種結構很多硬派越野車都在使用,比如牧馬人,普拉多,陸巡,帕傑羅,奔馳G,路虎衛士等等吧都是硬漢,有的車一把鎖,有的有兩把鎖,最多的就是三把鎖了。有了三把鎖把前中後的差速器鎖定,越野能力就算是達到極致了。
託森差速器大多都是用在中央差速器上,因為託森差速器有自動分配動力的作用,可以把更多的動力輸出給沒有打滑的車輪,所以很多車型用它來替代牙嵌式差速鎖,這樣車輛就可以實現全時四驅的功能。
隨著科技的進步,很多沒有差速鎖的車型也可以通過電子設備實現這個功能,這就是電子限滑功能。很多SUV車型都有這個功能,它是通過ABS系統對打滑車輪施加制動力,實現差速鎖的作用,這個功能在低強度的越野路面效果很好,雖然沒有差速鎖那麼強大,但是結構簡單成本低,是很多城市型SUV的首選。像四驅性能比較好的奧迪和斯巴魯使用的就是電子限滑,效果是相當不錯的。


售後服務技術總監


首先你要理解差速器是什麼,然後再理解差速鎖。

為什麼需要差速器

汽車為什麼需要差速器呢?道理很簡單啦,拿汽車的前軸舉例,車輛在拐彎的時候,內側的車輪走過的路程要比外側的車輪要少。如果左右車輪是一根軸連接的話,會使轉彎的時候兩側車輪相互較勁,不僅使轉向的時候不穩定,還會使得輪胎在滾動的時候產生滑動,加速輪胎的磨損。

所以,聰明的工程師發明了差速器這個零件。顧名思義,就是使得動力輸出軸上的兩側車輪斷開耦合,實現不等速。不等速只是現象,真正的意義在於實現了動力(扭矩)的不等分配。汽車的驅動軸必須有差速器,從動軸就不需要啦(大家想想為什麼?)對於四驅車而言,則更復雜,需要前後驅動軸的輪間差速器和軸間的差速器共3套差速器(知道為啥四驅車貴了吧!)發動機的動力通過變速箱到減速器再到軸間差速器,軸間差速器將扭矩分配給前軸和後軸;前軸和後軸在通過輪間差速器分配給左右車輪。

結構及工作原理

先看看最簡單的差速器的工作原理。請看下面的圖示和動畫:

圖1

這是一個老外做的差速器模型。先看圖1,差速器的結構主要是一對減速器錐齒輪(小的橘黃色和大的藍色),然後是兩對差速器傘齒輪(一對粉色、一對藍色)。差速器的奧妙就在於這4個傘齒輪。

圖2

等速狀態

當兩邊等速狀態時,請看圖2。這時候,你會發現,那兩對傘齒輪其實是不工作的,相互之間沒有齧合轉動,左右車輪的轉速也是一樣的。這種時候,車輛是直線行駛的,動力平均分配給左右兩個車輪。

圖3

差速狀態

當認為的將右邊車輪固定死的時候,奇蹟就發生了!請看圖3,你會發現,這個時候4個傘齒輪相互之間是有齧合轉動的。這樣就實現了差速。在圖3中這種狀態下,減速器輸入的動力全部提供給了左輪。

差速器的弊端

世上沒有免費的午餐,就拿圖3為例,其實是模擬了一種常見的工況:車輛駛入左右附著不對稱的路面上,比如左輪陷入了泥漿(冰雪路面)中,右輪在良好的路面上。這個時候,差速器反而幫了倒忙,它會導致動力全部分配給了左輪,而左輪的路面附著又小,導致左輪一直在快速空轉,而右輪雖然附著良好,但沒有動力輸入,最終使得車輛無法脫困。

具有這種特性的差速器,稱之為“開放式差速器”,理解為“最Low的差速器”即可。為了解決這個問題,工程師發明了很多其他各種差速器,比如:限滑差速器、強制鎖止式差速器、帶多片離合的差速器等等。其實,非開放式的差速器的分類和命名很亂,大家不要刻意去記,都只是用不同的方式來解決這個問題而已。

差速器的性能指標

對於一個差速器,如何來評價它的好壞呢?主要就是以下幾個關鍵點:

  • 能否鎖止或限滑(鎖止指的是直接通過人為或者電控的方式將左右兩根軸耦合,使差速功能消失,幫助車輛脫困;限滑一般指當左右兩個車輪轉速差達到一定程度後,差速器自動鎖死)。現代汽車的差速器基本都有限滑或鎖死功能,對於一些硬派越野車,用的一般都是強制鎖死式的差速器。
  • 扭矩分配比,即差速器能夠實現左右(或前後)多少的扭矩分配,扭矩分配範圍是否足夠。
  • 響應速度、噪音、可靠性、佈置空間等

差速器的分類

儘管差速器的分類比較混亂,小P還是列舉一些大家默認的分類:

開放式差速器(不解釋)

強制鎖止式差速器

一般指開放式差速器+鎖止機構(差速鎖)組成的差速器。鎖止既可以是人為的鎖止,也可以通過電控系統根據路況實現自動鎖止。常見的有牙嵌式鎖止機構。

圖4

限滑式差速器

限滑顧名思義就是限制兩邊轉速不同。根據限滑的方式,可以分多片離合器、各種齒輪的巧妙設計、黏性耦合式等。

  • 多片離合器,指的是通過電控控制多片離合器接合來實現差速器的鎖止

圖5

  • 齒輪,依靠各種巧妙的齒輪的設計,如渦輪蝸桿、行星輪機構等實現限滑。這種差速器的特點是:完全的純機械,相對於電控實現的限滑而言,其可靠性、響應的速度是最大的賣點。各種性能車上的中央差速器一般都採用這種形式的差速器結構。下篇我們介紹的託森差速器就屬於這一種。

圖6

  • 黏性耦合式差速器,這種差速器是由多片離合器加上硅油組合而成。利用硅油摩擦受熱膨脹後,迫使離合器片結合來鎖定輪間速差,結構最簡單且體積小、造價低。缺點是響應慢,容易過熱。

總結

比較有趣的是,差速器的核心技術不在於“差速”,反而在於“限滑”。差速器對於四驅車來說,尤其是中央差速器,是消費者最應該注意的一點。

另外,小P一直覺得差速器的分類實在太過混亂。各廠家在宣傳自己產品的時候,會加上很多花裡胡哨的科技名詞,大家務必要理解其實現“限滑”的原理,是依靠機械還是依靠電子?是通過多片離合器還是通過齒輪齧合的特性來實現?如果是帶鎖止的,是機械鎖還是電子鎖止?


全球汽車技術聯盟


鎖住差速器使的兩側的車輪獲得相同的動力 這樣一來車輛在被困時有更好的脫困能力 在過交叉軸之類的障礙時更加的遊刃有餘 不過差速鎖這個東西只在軍用車輛 工程車輛和越野車上常見 一般的家用乘用車用不著這個東西 而且差速器被鎖止以後呢對轉彎也有一點影響


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