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【传动之美】图解差速器 揭秘牵引力与转向的均衡

2019-05-27 11:47编辑:admin人气:


  不论怎么扯着喉咙吼我不转弯我不转弯,开车时总得转弯。由于车体存在宽度,汽车左右轮的过弯转速不同,前后轮的转向半径也不同,需要一种差动机构来均衡牵引力和转向,保障转弯的顺畅和精确,它就是差速器,一个发挥巨大作用的装置。

  早期的四轮溜冰鞋之所以难玩,是因为在转弯时,一只脚内外侧的轮子轨迹有内外径差异,很容易导致打滑或失去平衡。

  不论怎么扯着喉咙吼我不转弯我不转弯,开车时总得转弯吧。转弯或者通过崎岖不平的道路时,真车可不能象动画片里那样灵活,动不动在路面跳芭蕾或者溜冰。

  由于车体存在宽度,汽车左右轮的过弯转速不同,前后轮的转向半径也不同。早期的汽车左右驱动轮和旱冰鞋一样,是刚性连接,简单说就是一根铁棍挑俩轮子, 直路跑起来没什么问题,但想拐弯就麻烦大了:里面的轮子以逸待劳,外面的轮子使劲兜大圈,一来二去, 中间的铁棍就不干了,折了,挂了。由于机械部件和轮胎在转弯过程中存在相当大的损耗,汽车发展受到严重制约。

  于是工程师们通过一个齿轮机构解决了这个问题,它可以使两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶,减少轮胎与地面的摩擦,保障了顺畅和精确的转弯,这就是差速器(Differential)。

  差速器是一种能使两根轴以不同转速旋转的差动机构。这个机构巧妙的通过一个行星齿轮组将左右两轮的传动轴连接起来,变速箱的输出轴连接到差速器外壳上,带动其旋转,差速器内部的行星齿轮将动力通过左右半轴传送给两侧车轮。

  当汽车直线行驶时,差速器外壳、左右轮轴同步转动,差速器内部的行星齿轮只随差速器旋转,不会自转。一旦两边车轮转速不一样,差速器就开始工作。由于汽车左右驱动轮受力情况发生变化,反馈在左右半轴上,行星齿轮原来的力平衡遭到破坏,就开始旋转,使弯内侧轮转速减小,弯外侧轮转速增加,重新达到平衡状态。同时,汽车完成转弯动作。

  差速器可以防止转向失灵和转向过度

  宝马Active M Differential差速器

  2014路虎运动型差速器

  几款奥迪差速器

  冠齿差速器Crown Gear Differential

  差速器的发明

  关于差速器的发明时间和发明人众说纷纭。机械君综合多方资料,不完整罗列一下:

  公元502~505年编撰的宋史,提到早在西周(公元前771~1050年)时期中国就在用差速齿轮了。

  近现代西方记载1720年Joseph Williamson在时钟上采用差动齿轮。

  1827年法国人Onsiphore Pecqueur发明了一个常规汽车差速器(conventional automobile differential)。

  1876年James Starley发明了自行车用的链条传动差速器,后来被Karl Benz用在汽车上。

  1897年澳大利亚的David Shearer在蒸汽汽车上使用差速器。

  网络上很多说是雷诺汽车公司创始人发明了差速器,也许是误传,Louis Renault在1898年发明的是驱动轴(driveshaft)。

  差速器对越野性能的影响

  通俗的话说,差速器是让车辆转弯时候内外轮有轮速差用的,否则车辆转弯就会困难。但是差速器在越野道路上是帮倒忙的:由于差速器允许车轮以不同转速转动,在泥泞等路面,当一个车轮打滑时,动力会全部消耗在飞快转动的打滑车轮上,而其他车轮则会失去动力。因此,在四驱车上,还需配有限制和防止打滑的装置,如差速锁、限滑差速器、牵引力控制系统等。

(来源:未知)

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