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汽车四驱系统核心部件之中央差速器的基础知识

2015-10-28 12:16    艾森ECU升级(北京运营中心)

随着SUV的日益火爆,SUV车型除了有着相对较大的储物以及乘坐空间外,良好的通过性能也是较为新引人的地方。但很多人认为SUV只要有四轮驱动系统就可以去越野了,但其实决定一辆车通过能力的因素除了驱动系统、轮胎等还有一个重要的装置就是差速器,今天就为大家解析一下差速器工作原理以及种类。

差速器根据车型不同分别有前桥差速器、中央差速器和后桥差速器。装置在四轮驱动汽车的中间传动轴上,用来调节前轮和后轮之间的转速,则称为中央差速器。中央差速器的种类主要有有开放式中央差速器、多片离合器式差速器、 托森差速器、 粘性联轴节式差速器。

一:开放式中央差速器

顾名思义,开放式差速器由于没有任何限制,可以在汽车转弯时正常工作,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,车辆的全部动力都会浪费在打滑的车轮上,而其余三个车轮则无法进行有效的动力传输。在需要越野或多个车轮出现打滑时,开放式差速器会影响车辆在非铺装路面的脱困性。

二:多片离合式差速器

多片离合器式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。例如日产奇骏、现代新胜达等城市SUV采用的大多都是多片离合式差速器。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。当前后车轮出现打滑时或前后轴的转速差超过一定限度,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,扭矩从主动盘传递到从动盘上从而实现四驱。

多片离合式限滑差速器的优点是扭矩分配比例由电子系统控制反应速度快,有一些SUV车型还具备手动控制的“LOCK”(低速四驱)功能,开启低速四驱功能后主、从动盘片可保持全时结合状态,有些车型还可以实现扭矩瞬时放大功能。但缺点是两组摩擦片最多只能传递50%的扭矩给后轮,并且长时间或高强度的使时会导致摩擦片过热。

三:托森中央差速器

托森差速器接结构相比于前两者都要复杂很多,内部由由空心轴、差速器外壳、后轴蜗杆、前轴蜗杆、蜗轮轴和直齿圆柱齿轮等组成。托森差速器的核心部件是一套通过直齿轮啮合的蜗轮与蜗杆系统,这些蜗杆的作用是为车轮提供扭矩分配能力。蜗轮、蜗杆传动系统有一个特性,就是传动时二者之间的齿啮合传动阻力较大,二者之间相对运动需要的驱动力较大。

当直线行使时,蜗轮和蜗杆系统内部没有相对运动,前后驱动轴与差速器壳体以相同的转速旋转。而当转向时,前后轴出现转速差,这时托森差速器内部的蜗轮与蜗杆开始相对运动。转向时后轴转速低于前轴,因此后轴多余的转速通过后轴上的蜗杆传递给后轴蜗轮,后轴蜗轮又通过同轴直齿齿轮传递给前轴蜗轮、最后通过前轴蜗杆抵达前轴,如此实现前后轴差速。而扭矩分配是利用蜗轮蜗杆内部的摩擦力矩实现的。托森差速器是全自动纯机械差速器不需要人为控制,是一款可靠性较高和传动直接的限滑差速器。例如奥迪搭载quattro系统的车型用的都是托森差速器。

四:粘性联轴节式差速器

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。 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,车辆仍然相当于一辆前轮驱动汽车。

如果车辆在雨雪路面上行驶时或前轮出现打滑情况,当前后车轮出现较大的转速差后,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。自动地把动力传送给后轮,汽车就转变成全轮驱动汽车。像我们熟知的本田CR-V车型用的就是粘连联轴节式差速器。

五:差速锁

行驶在一些条件恶略的路段时,对于越野车来说光有中央差速器还不够,由于差速器的特性是把动力传递给受阻力较小的车轮,就算是装备了前、中、后三个差速器的全时四驱系统,一旦有一个车轮打滑或者悬空整个发动机的动力都会传递给打滑的车轮,这样即便其他的三个车轮还有抓地力,在脱困过程中也存在一定的困难。

所以为了提高全时四驱的通过性,往往在中央差速器上还需要配备各种限滑机构,例如中央差速锁。驾驶者可以通过车内的“4WD LOCK”按钮来锁死中央差速器。当中央差速器锁死以后,四驱系统会按照前后50:50的固定比例分配动力,而不是把动力一味地传递给阻力小的车轮。如果后桥有一个车轮打滑,那么前桥提供的50%的驱动力同样能让车辆的通过性以及越野能力大大提高。例如我们常见的吉普牧马人、丰田普拉多等硬派越野车型都配备中央差速器。

头条说:今天为大家解读了几种常见的差速器,除了SUV以及越野车外在很多操控出色的轿车上也同样配备前桥、后桥差速器,在搭载四驱系统的轿车上同样配备中央差速器,目的是让车辆的行驶稳定性更高、操控性更好。

 

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