汽車開放式差速器一側(cè)車輪打滑為什么能把發(fā)動機的大部分功率“吸走”?
想要弄明白這個問題你先要弄清楚差速器的原理,而差速器的原理很難用文字解釋清楚,對機械比較有研究的朋友一看其結(jié)構(gòu)就能明白。不過今天我試著用圖片加文字的形式給大家講講這個問題。
上圖有兩根齒條平行放在桌面上,齒條中間夾著一個齒輪,兩個齒條被固定好了,只能左右移動。這時候用力向右邊拉齒輪,那么齒條a和b就會被齒輪帶著一起往右移動。由于齒條與桌面的摩擦力相等,所以齒輪兩端受到的阻力是一樣的,齒輪不會轉(zhuǎn)動。
接下來我把齒條a固定死,然后再向右拉齒輪。這時候會發(fā)生什么情況呢?很明顯,齒條a被固定無法移動,對齒輪產(chǎn)生很大的阻力,但是齒條b還可以左右移動。所以這時候齒輪在齒條a的阻力作用下開始逆時針轉(zhuǎn)動,并沿著齒條a向右走,同時驅(qū)動齒條b繼續(xù)向右移動。
然后我們把這個齒輪齒條機構(gòu)稍微改變一下,就得到了上面這個圖,這就是汽車的差速器。圖中黃色的是傳動軸,通過傘狀齒輪驅(qū)動差速器的齒圈2。而差速器的齒圈通過其外殼3驅(qū)動兩個行星齒輪4轉(zhuǎn)動,這兩個行星齒輪就是上圖中夾在齒條中間的那個齒輪,只是這里放了兩個。而這兩個行星齒輪又分別驅(qū)動兩個傘狀齒輪給車輪傳遞動力,這兩個散裝齒輪就是上圖中的齒圈。
汽車直線行駛時左右驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速相同,所以差速器的行星齒輪不發(fā)生自轉(zhuǎn),同步驅(qū)動兩個車輪向前行駛。
當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時外側(cè)車輪轉(zhuǎn)速高于內(nèi)側(cè)車輪,這時候差速器的行星齒輪在跟隨差速器外殼轉(zhuǎn)動的同時還會自轉(zhuǎn),把兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速差就給平衡掉了,這樣既保證車輛可以靈活轉(zhuǎn)彎,又保證了發(fā)動機的驅(qū)動力依然能夠平穩(wěn)地傳遞給兩個驅(qū)動輪。
如果汽車一個驅(qū)動輪懸空或者附著力下降,那么情況就發(fā)生變化了。我們還把前面的圖拿出來,假如齒條ab分別代表兩個驅(qū)動輪的傳動半軸前端的傘狀齒輪,現(xiàn)在齒條b對應(yīng)的那個輪子懸空了,沒有阻力,齒條a對應(yīng)的輪子落在地上,有阻力。這就相當(dāng)于齒條a被固定,而齒條b是自由狀態(tài)。這時候拉動齒輪,齒條a無法動彈,而齒條b很輕松就向右移動了。
這就是開放式差速器的基本原理:可以以任何比例分配兩個驅(qū)動輪的動力,但是動力總向更容易驅(qū)動的那一方流動。因此開放式差速器的車輛一個驅(qū)動輪附著力不足時就會打滑,而另一個有附著力的輪子由于得不到動力而無法用上力,車輛就難以脫困了。
而與開放式差速器相對應(yīng)的就是帶差速鎖的差速器,其原理就相當(dāng)于把差速器上的行星齒輪給鎖住,不讓其自轉(zhuǎn),這樣就能以1:1的比例穩(wěn)定地給兩個驅(qū)動輪傳遞動力了。
只是差速鎖結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,而且成本更高,所以很多車都配備了電子差速鎖,原理也很簡單,當(dāng)一個驅(qū)動輪失去附著力開始打滑造成動力流失時電子差速鎖利用esp系統(tǒng)給打滑的車輪施加制動力,強行讓兩個輪子的阻力一致,這樣差速器就可以把動力分配給有附著力的車輪了。
只是電子差速鎖的原理決定了其起作用時會額外給發(fā)動機增加一個懸空車輪的剎車力,這也是為什么很多suv雖然裝備了電子差速鎖,但是在一些極端測試環(huán)節(jié)中依然無法通過測試,因為發(fā)動機動力有限,電子差速鎖起作用時打滑的車輪被施加了巨大的剎車力,導(dǎo)致發(fā)動機很難驅(qū)動車輛起步。
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