差速器和差速锁

猪太子 · 发表于 2015-1-18 15:59

我们在讨论一辆SUV时，不免会提及其通过能力。而每谈到通过能力时，中央差速器以及差速锁的概念是需要知道的。时下SUV的中央差速器都有哪些？又有什么不同？差速锁对车辆的通过能力到底有着怎样的影响?下面我们就来了解一下

xieshousihai · 发表于 2015-1-18 16:01

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:01

　　要看一套四驱系统有多大能耐，主要看两方面，一是轴间动力分配系统，二是轮间动力分配系统。为什么这么说呢?因为轴间动力分配系统决定了四驱车的前后桥动力分配，轮间动力分配系统则决定同轴车轮间的动力分配，而这两方面的动力分配恰当与否将决定四驱车的通过能力。
　　常见的轴间动力分配方式主要有四种，粘性联轴节(耦合器)、多片离合器、机械式差速器以及分动箱。下面先来看下这些动力分配方式都有什么不同。
● 粘性联轴节结构最简单成本最低

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:02

　　粘性联轴节(也叫粘性耦合器)，可以说在所有类型的中央差速器里面，其结构是最简单、成本最低的，既没有复杂的电子控制系统也没有精密的机械结构。它的结构是一个装有硅油的密封容器，里面有两组带槽的金属叶片，一组与前轴相连，一组与后轴相连，两组金属叶片是分离地浸在硅油中。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:03

　　粘性联轴节是利用硅油升温膨胀变粘的特性来进行动力传递的。在车辆正常行驶的时候，前后轴的转速基本一样，或车辆转弯时前后轴存在小的转速差，但两组叶片的“搅动”不足以让硅油升温起作用，因此两组叶片之间是无作用力的，也就不会把动力传递给后桥，这时相当于前驱车。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:03

　　若车轮前轮出现打滑时，前后轴转速差增大，两组金属叶片相对运动，使得硅油温度上升膨胀、变粘，阻止内外板间的相对运动，进而带动后轴(这有点像用筷子伸进装有粘稠蜂蜜的杯子，快速搅动的时候会带动杯子转动)，实现四轮驱动。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:04

　　了解原理后不难发现，采用粘性联轴节作为中央差速器的四驱系统，只有当前轮打滑后，动力才“被动地”传递到后轮，四驱的介入是有迟滞性的。而且这种动力传递方式效率也不高，通常最多只能将30%的动力传递到后轮。还有一点是，如车轮频繁打滑，硅油温度过高，反而会变稀，四驱系统也会因此而失效。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:05

　　目前单纯采用这种粘性联轴节作为中央差速器的四驱系统不多见，哈弗M1上使用的就是粘性联轴节控制的适时四驱系统，这种四驱系统的特点是不能进行主动控制与干预，不能祈求它有多强大的越野能力，跑跑一般的烂路还是可以的。
● 电控多片离合式差速器反应速度快可靠性低

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:06

　　在城市SUV中，采用多片离合式中央差速器的适时四驱系统很常见，如现代新胜达、雪佛兰科帕奇、日产逍客、别克昂科拉等等。这种差速器主要是通过多片离合器产生的摩擦转矩来传递动力的。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:07

　　其内部有两组摩擦盘，一组为主动盘，与前轴连接，另一组为从动盘，与后轴连接，而两者的结合与分离是依靠电子控制系统(有液压与电磁控制两种)来完成的。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:07

　　如别克昂科拉采用的是电磁控制多片离合式中央差速器的适时四驱系统，理论上可以根据车辆实际行驶状况，实现前后轴扭矩在100：0至50：50间连续变化。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:09

　　车辆在平直路段行驶时，前后轴的转速差没有达到电子系统的设定要求，离合器保持分离状态，这时跟两驱车是一样的，这样有个好处就是可以降低油耗。而当前后轴的转速差超过一定限度的时候(如前轮出现打滑)，ECU监测到这种状态后发出指令，控制电控机构将多片离合器压紧，将动力传递到后轮，实现四轮驱动，以提高车辆通过性。
　　相对于前面介绍的粘性联轴节，电控多片离合中央差速器则更为“主动”，离合器的结合与分离，以及扭矩的分配比例，均由电子控制系统来完成，反应速度快。离合器接合后前后轴为刚性连接，最多能传递50%的动力到后轮，不过如果高强度地频繁使用，容易导致摩擦片过热而失效的。
● 托森中央离合差速器扭矩分配速度敏捷耐用但造价高
　　说到机械式差速器，不得不说的就是托森差速器了。托森差速器也称为扭矩感应式差速器，是一个全自动纯机械差速器，实现锁止功能完全不需借助人为或电子系统的。这种结构的特点是具有双涡轮蜗杆结构，通过扭矩单向地从蜗杆传递到涡轮的特性实现了差速器“自锁止”功能。
　　在正常行驶时，前、后差速器的作用是传统差速器，蜗杆齿轮不影响半轴输出速度的不同，如车向左转时，右侧车轮比差速器快，而左侧速度低，左右速度不同的蜗轮能够严密地匹配同步啮合齿轮。此时蜗轮蜗杆并没有锁止，因为扭矩是从蜗轮到蜗杆齿轮。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:09

　　而当一侧车轮打滑时，蜗轮蜗杆组件发挥作用，极为迅速地自动调整动力分配。它可以根据行驶状态使动力输出在前后桥间以25：75～75：25连续变化，而且反应十分迅速，几乎不存在滞后。能够在瞬间对驱动轮之间出现的阻力差提供反馈，分配扭矩输出，而且锁止特性是线性的，可以在一个相对宽泛的扭矩输出范围内进行调节。
　　与电控多片离合器式中央差速器相比，纯机械式扭矩感应式中央差速器无需对各类传感器及转速差进行分析和判断，扭矩分配速度更敏捷，且耐用性更高。不过这种差速器造价高，多见于高端的车型上。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:10

　　前面介绍的中央差速器(负责前后轴的动力分配)，都可以做到将动力分配到前后桥，不过这个分配比例会随着前后车轮的附着力发生变化的。而带锁止功能的中央差速器，可以让前后桥获得一个固定不变的动力分配比值(通常前后比为50:50)，保证前后桥都能获得一个稳定的动力输出，以提高车辆的通过性能。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:11

　　在城市SUV的四驱系统中，部分中央差速器有带锁止功能，如现代IX35、丰田RAV4、日产奇骏等。在车上会看到“LOCK”的按键，就是用来锁止中央差速器的。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:11

　　那是不是有了中央差速锁的四驱系统就可以满足各种越野需要了？其实不然。中央差速锁只是负责分配前后桥的动力，但是分配到每个桥后，还要由轮间的差速器分配到两边的车轮上。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:12

　　这时就会遇到另一个问题，了解差速器原理就知道(不明白差速器原理可点击：汽车差速器结构原理解析)，如前桥的一侧车轮出现打滑的话，那么经由中央差速器分配到前桥的那50%的动力将会从打滑的车轮流失。若前后桥各有一个车轮打滑，那么车辆将无法动弹。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:12

　　在越野时还是很容易碰上这种路况的，那怎么来对付这种情况？就是接下来介绍轮间的动力分配问题了。现在主要用机械式限滑差速器、差速器锁或制动车轮的方式来应付传统差速器这种把动力传给附着力小的车轮的“弊端”。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:13

　　限滑式差速器，主要是把两侧车轮间的转速差始终限定在一定的范围内，简单的说就是当一侧的车轮打滑到一定程度时，另一侧的车轮就跟着转，从而推动车辆前进。不过这种摩擦片式的限滑差速器，提供的限滑系数还是有限的，随着摩擦片的磨损限滑系数也会下降的。

猪太子 · 发表于 2015-1-18 16:14

　　差速锁，就是将差速器锁止起来，让它失去差速的作用，简单来说就是把左右两侧的车轮变成硬轴连接，两侧车轮的转速完全一样，这样就算一侧车轮打滑了，有抓地力的一侧车轮同样可以使车轮前进，不过这种状态是不能在铺装路面行驶的。
　　而利用制动的方式阻止车轮打滑，其实就是我们常听到的电子式差速锁（EDS、XDS、EDL），跟前面介绍的差速锁有所不同，电子差速锁充其量只是一段程序，基于ESP的扩展功能，如奇骏的B-LSD。那这种方式跟前两种有什么不同？主要是借助电子稳定系统(ESP、ESC)，对打滑的车轮进行单独施加制动力，使得打滑轮胎的阻力比接触地面的轮胎更大，利用差速器的“劣势”，将动力传递到触地的轮胎，从而使得车辆前进。
　　上面介绍的三种轮间的限滑方式，差速锁对同轴两侧车轮的是最为彻底的，限滑差速器次之。而电子差速锁比起限滑差速器和差速锁在性能上还是有差距的，不过这仅属于ESP的附加功能，无须改变差速器的结构，所以在城市SUV中应用比较广泛，利用“制动”来进行轮间的扭矩分配，可以提高它的公路行驶性能以及通过能力。
　　总结：具备“三把锁”的四驱系统无疑是具有很强的越野性能的，这种系统多见于偏向越野的SUV，如吉普牧马人、奔驰G系等。而时下的城市SUV很多都有中央差速器带锁止功能，加以电子辅助，使得这类SUV兼顾良好的公路性能具有一定的通过能力。

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