差速器怎樣傳遞力的
各類差速器的特性比較:
一. 開(kāi)式差速器
切諾基的開(kāi)式差速器的結(jié)構(gòu),是典型的行星齒輪組結(jié)構(gòu),只不過(guò)太陽(yáng)輪和外齒圈的齒數(shù)是一樣的。在這套行星齒輪組里,主動(dòng)輪是行星架,被動(dòng)輪是兩個(gè)太陽(yáng)輪。通過(guò)行星齒輪組的傳動(dòng)特性我們知道,如果行星架作為主動(dòng)軸,兩個(gè)太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向是不確定的,甚至兩個(gè)太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是相反的。
車輛直行狀態(tài)下,這種差速器的特性就是,給兩個(gè)半軸傳遞的扭矩相同。在一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪懸空情況下,如果傳動(dòng)軸是勻速轉(zhuǎn)動(dòng),有附著力的驅(qū)動(dòng)輪是沒(méi)有驅(qū)動(dòng)力的,如果傳動(dòng)軸是加速轉(zhuǎn)動(dòng),有附著力的驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力等于懸空車輪的角加速度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的乘積。
車輛轉(zhuǎn)彎輪胎不打滑的狀態(tài)下,差速器連接的兩個(gè)半軸的扭矩方向是相反的,給車輛提供向前驅(qū)動(dòng)力的,只有內(nèi)側(cè)的車輪,行星架和內(nèi)側(cè)的太陽(yáng)輪之間由等速傳動(dòng)變成了減速傳動(dòng),駕駛感覺(jué)就是彎道加速比直道加速更有力。
開(kāi)式差速器的優(yōu)點(diǎn)就是在鋪裝路面上轉(zhuǎn)行行駛的效果最好。缺點(diǎn)就是在一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪喪失附著力的情況下,另外一個(gè)也沒(méi)有驅(qū)動(dòng)力。
開(kāi)式差速器的適用范圍是所有鋪裝路面行駛的車輛,前橋驅(qū)動(dòng)和后橋驅(qū)動(dòng)都可以安裝。
二. 限滑差速器
限滑差速器用于部分彌補(bǔ)開(kāi)式差速器在越野路面的傳動(dòng)缺陷,它是在開(kāi)式差速器的機(jī)構(gòu)上加以改進(jìn),在差速器殼的邊齒輪之間增加摩擦片,對(duì)應(yīng)于行星齒輪組來(lái)講,就是在行星架和太陽(yáng)輪之間增加了摩擦片,增加太陽(yáng)輪與行星架自由轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力力矩。
限滑差速器提供的附加扭矩,與摩擦片傳遞的動(dòng)力和兩驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速差有關(guān)。
在開(kāi)式差速器結(jié)構(gòu)上改進(jìn)產(chǎn)生的LSD,不能做到100%的限滑,因?yàn)橄藁禂?shù)越高,車輛的轉(zhuǎn)向特性越差。
LSD具備開(kāi)式差速器的傳動(dòng)特性和機(jī)械結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)就是提供一定的限滑力矩,缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)向特性變差,摩擦片壽命有限。
LSD的適用范圍是鋪裝路面和輕度越野路面。通常用于后驅(qū)車。前驅(qū)車一般不裝,因?yàn)長(zhǎng)SD會(huì)干涉轉(zhuǎn)向,限滑系數(shù)越大,轉(zhuǎn)向越困難。
三. 鎖止式差速器(機(jī)械鎖止、電動(dòng)鎖止、氣動(dòng)鎖止)
為了保證車輛在復(fù)雜的越野路況下的行駛性能,通過(guò)一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)把差速器鎖死,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)半軸的同步轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)行星齒輪組分析,就是把行星齒輪組的變速機(jī)構(gòu)鎖死,保證行星架和太陽(yáng)輪之間,以及兩個(gè)太陽(yáng)輪之間的傳動(dòng)比都是1:1??梢园烟?yáng)輪和行星架鎖止,可以把行星架和行星齒輪鎖死,還可以把兩個(gè)太陽(yáng)輪鎖死。
鎖止式差速器,在沒(méi)有鎖止的時(shí)候,其傳動(dòng)特性與開(kāi)式差速器完全相同,在鎖止的情況下,傳動(dòng)比被固定為1:1。
這種差速器的優(yōu)點(diǎn)不言而喻,在越野路面提供了最大的驅(qū)動(dòng)力,缺點(diǎn)是在差速器鎖止的情況下,車輛轉(zhuǎn)向極其困難;存在單車輪承受發(fā)動(dòng)機(jī)100%的扭矩的可能,半軸會(huì)因?yàn)榕ぞ剡^(guò)大而變形或折斷;車輛在轉(zhuǎn)向的過(guò)程中,兩半軸承受相反的扭矩,如果兩側(cè)輪胎的附著力都很大,會(huì)扭斷半軸。另外這種差速器,在車輛行駛過(guò)程中執(zhí)行鎖止動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生比較大的噪音。
鎖止式差速器具備開(kāi)式差速器的所有結(jié)構(gòu)和特性,在未鎖止的情況下,應(yīng)用范圍與開(kāi)式差速器相同;在鎖止的情況下,只適合于低速行駛在非鋪裝路面,不能在鋪裝路面上行駛,否則會(huì)導(dǎo)致車輛損壞和轉(zhuǎn)向失控。
這類差速器以ARB的氣動(dòng)鎖止產(chǎn)品和Eaton的電動(dòng)鎖止產(chǎn)品為代表。
四. 電子差速器鎖
電子差速器鎖與上述的幾種相比,沒(méi)有改變開(kāi)式差速器的結(jié)構(gòu)和特性,而是利用ABS或EBD系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行單側(cè)制動(dòng)打滑的車輪的動(dòng)作,限制兩驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速差,保證兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪都有動(dòng)力。
優(yōu)點(diǎn):安全性好,不會(huì)損壞車輛。缺點(diǎn):需要ABS和EBD系統(tǒng),造價(jià)昂貴;在嚴(yán)酷的越野環(huán)境下,電子產(chǎn)品的可靠性不如 機(jī)械產(chǎn)品;單側(cè)車輪的驅(qū)動(dòng)力,不如鎖止式差速器的大。
這類差速器鎖,由于成本原因,一般只應(yīng)用于高檔轎車和高檔的SUV。
五. 自動(dòng)機(jī)械鎖止差速器
這類差速器的基本結(jié)構(gòu)和機(jī)械鎖止式差速器相同,不同的是,機(jī)械鎖止差速器的鎖止和解鎖,完全由駕駛員人工控制;自動(dòng)機(jī)械鎖止式差速器則是根據(jù)路況自行鎖止和解鎖。它的鎖止檢測(cè)機(jī)構(gòu)很精巧,檢測(cè)量有兩個(gè),一個(gè)是差速器邊齒輪和差速器殼子之間的轉(zhuǎn)速差,另外一個(gè)就是差速器殼的轉(zhuǎn)速。
鎖止條件:差速器殼體轉(zhuǎn)速不超過(guò)設(shè)定值(也就是車速低于設(shè)定值),變齒輪與差速器殼的轉(zhuǎn)速差超過(guò)設(shè)定值(左右車輪的轉(zhuǎn)速差太大),如果兩個(gè)條件都符合,就會(huì)觸發(fā)差速器的鎖止,正常行駛中的轉(zhuǎn)向不會(huì)引起它的鎖止。整個(gè)鎖止過(guò)程,車輪空轉(zhuǎn)的角度差不超過(guò)360度。
解鎖條件:差速器殼轉(zhuǎn)速超過(guò)設(shè)定值(車速超過(guò)設(shè)定值),左右半軸的扭矩方向相反(車輛開(kāi)式轉(zhuǎn)向),滿足兩者中的任何一個(gè),就會(huì)立即解鎖。
優(yōu)點(diǎn):公路行駛特性與開(kāi)式差速器完全相同。越野路面,與鎖止式差速器特性完全相同,不會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)向而扭斷半軸,其鎖止和解鎖過(guò)程完全是自動(dòng)的,不需要人為干預(yù)??煽啃苑浅8?。
缺點(diǎn):鎖止噪音比較大,結(jié)構(gòu)比機(jī)械鎖止差速器復(fù)雜,每一種差速器只能適用于一種車型,不具有通用性。
適用性:可以直接替換開(kāi)式差速器,前驅(qū)后驅(qū)都可以用,沒(méi)有適用性方面的限制。
以Eaton公司的產(chǎn)品為代表的自動(dòng)機(jī)械鎖止差速器是最適合越野車適用的差速器,遺憾的是,沒(méi)有能直接給小切用的產(chǎn)品。
六. PowerTrax NoSlip
我不確定它到底屬于哪一類。叫的比較多的,是“無(wú)滑動(dòng)動(dòng)力牽引”。如果從功能上看,也可以叫“自動(dòng)解鎖差速器”。叫什么名字都無(wú)所謂,反正都是同一個(gè)產(chǎn)品。
PowerTrax NoSlip的工作原理和鎖止差速器恰恰相反,這個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的非常巧妙。鎖止差速器工作的時(shí)候,是執(zhí)行鎖止操作;而PowerTrax NoSlip工作的時(shí)候,執(zhí)行的是單邊解鎖操作。
PowerTrax NoSlip在車輛直行的時(shí)候,左右半軸通過(guò)齒輪與小齒輪軸同步轉(zhuǎn)動(dòng),工作在鎖止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)兩驅(qū)動(dòng)輪存在轉(zhuǎn)動(dòng)角度差的時(shí)候(車輛轉(zhuǎn)向或者一個(gè)輪子打滑),PowerTrax NoSlip會(huì)通過(guò)它的機(jī)械機(jī)構(gòu),將一個(gè)輪子的離合器分離,取消它的動(dòng)力輸出。兩個(gè)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)角度相同的時(shí)候,離合器再結(jié)合。完成一次分離并重新結(jié)合的操作,兩個(gè)車輪的角度差不小于18度。加油門(mén)的時(shí)候,分離的是轉(zhuǎn)的稍快的車輪,收油門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的時(shí)候,分離的是轉(zhuǎn)的稍慢的車輪。如果用于前橋驅(qū)動(dòng),車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會(huì)隨著加減油門(mén)有失控的傾向。在附著力高的路面(土路或柏油路),如果兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪因?yàn)轵?qū)動(dòng)力過(guò)大而同時(shí)打滑,則每一個(gè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周,與其相聯(lián)的PowerTrax NoSlip離合器都會(huì)分離結(jié)合2到10次,兩個(gè)車輪交替的獲得分動(dòng)箱輸出的100%扭矩,驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力輸出狀態(tài)不是連續(xù)的,而是脈動(dòng)的,地面的附著力越大,兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)速越高,PowerTrax NoSlip離合器結(jié)合時(shí)的沖擊力就會(huì)越大。為了承受這種高頻的大扭矩沖擊,制造PowerTrax NoSlip的材料強(qiáng)度必須特別耐沖擊,所以使用的時(shí)鈦合金。但原車半軸設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮這種沖擊扭矩,往往承受不了。
優(yōu)點(diǎn):通用性好,安裝簡(jiǎn)便,沒(méi)有鎖止式差速器的鎖止噪音,在鋪裝路面上不會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)向而扭斷半軸。
缺點(diǎn):不能用于全時(shí)四驅(qū)的前橋;在附著力比較高的平坦路面,提供的牽引力小于鎖止式差速器;在高附著力路面,兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪同時(shí)打滑,對(duì)半軸的沖擊力非常大,容易扭斷半軸;安裝PowerTrax NoSlip會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)檔車換檔沖擊變大。
適用性:適合后橋驅(qū)動(dòng)輕度越野和低附著力路面。不適合高附著力路面和大動(dòng)力輸出的場(chǎng)合的使用,不適合在前橋內(nèi)安裝(即使是4驅(qū)的切諾基,很容易斷前半軸)。