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汽車四驅差速器工作原理
汽車四驅差速器工作原理
更新时间:2025-04-03 09:20:28

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“我那可憐的吉普車,很久沒爬山也沒過河,我悄悄的許下願望,帶它去蒙古國”這是郝雲歌曲《活着》中的經典歌詞,所有男人的心中都住着一輛越野車,無論是Jeep或是路虎亦或是北京212,開着它跋山涉水穿越無人區莫非生活中最酷的事兒了。然而在向往擁有一輛硬派越野車之前,又有多少人仔細研究過為何這些越野車有着如此強的通過性呢?難道僅僅是因為加高的底盤裝上了A/T胎?今天我們就來剖析下這些硬漢的本質所在。

汽車四驅差速器工作原理(簡析汽車差速器分類)1

非硬漢典型特征——差速器

文章開頭咱們先來個經典入門曲——差速器,需要說明的是,這一特征可并不是隻有硬派越野車上才有,所有街上跑的汽車都會有這一配置。當汽車轉彎行駛時,外側車輪移過的距離顯然要大于内側車輪,若兩側車輪都固定在同一剛性轉軸上,轉彎時兩輪角速度相等,勢必就會造成内側車輪打滑的現象,這樣多轉幾個彎,驅動輪輪胎很快就會被磨平,嚴重時更是會引發事故。

因此就需要一個機構來在車輛轉彎時調整兩側驅動輪的轉速,這就是差速器。那差速器是怎麼工作的呢?抛開枯燥的理論原理,通俗的講大家隻需要明白:同軸相連的兩個車輪,哪個受到的阻力大,動力和扭矩就會靠差速器更多的給阻力小的那部分。

汽車四驅差速器工作原理(簡析汽車差速器分類)2

拿汽車上使用最廣泛的對稱式錐齒輪差速器來說,其内摩擦力矩很小,可以認為無論左右驅動輪轉速是否相等,轉矩基本都是平均分配的,對此類開放對稱式差速器來說,“差速不差力”或許是最好的概括。布置在前驅車前驅動橋和後驅車後驅動橋的差速器,可分别稱為前差速器和後差速器,而安裝在四驅汽車的中間傳動軸上,用來調節前後軸轉速的,則稱為中央差速器。

差速器也得被管教——限滑差速器

之前我們說過,差速器最大的特點就是在一側驅動輪的阻力增大時,動力會更多的輸出到另一側的驅動輪,這一特點在轉彎時當然十分受用,但是在左右車輪在附着力不足、尤其是有差别時,動力便會源源不斷地從打滑的車輪中流失,這不僅容易使賽道上激烈駕駛的大馬力車輛失控,對于那些準備跋山涉水的硬漢們,更是會造成車輛越陷越深的窘境,這無疑是一萬點傷害。因此在這些情況下就需要對差速器進行束縛,讓其不再有分配動力和扭矩給阻力小一側驅動輪的作用,甚至具備相反的功能。于是我們就又需要在必要的時候對差速器進行限滑,這就有了限滑式差速器。常見的限滑式差速器主要有三種:粘性聯軸節、多片離合器和機械式差速器。

1、粘性聯軸節

汽車四驅差速器工作原理(簡析汽車差速器分類)3

粘性聯軸節是限滑式差速器中結構最為簡單成本也最低的一種,在裝有高粘度矽油的密封容器中,有兩組帶槽的金屬葉片分離地浸在矽油中,其中一組與前軸相連,一組與後軸相連,平時車輛按前輪驅動方式行駛,當前後車輪出現較大的轉速差時,兩組金屬葉片劇烈相對運動,緻使矽油溫度上升,壓力增大,産生極大的粘性阻力,阻止内外闆間的相對運動,進而帶動後軸實現四輪驅動。簡單來說,這很像用筷子伸進裝有粘稠蜂蜜的杯子,快速攪動的時候會帶動杯子轉動。

汽車四驅差速器工作原理(簡析汽車差速器分類)4

雖然粘性聯軸節的結構簡單,成本低廉,空間占用小,但是由于矽油溫度的上升需要時間,所以其反應也比較遲鈍,而當車輪頻繁打滑時,溫度過高的矽油反而會變稀,四驅系統也會因此而失效,它的傳動效率也并不高,通常最多隻能将30%的動力傳遞到後輪,所以現在這種中央差速器很少被用到,在第三代本田CR-V和哈弗M1等車型上還可以看到它的身影。

2、電控多片離合式差速器

汽車四驅差速器工作原理(簡析汽車差速器分類)5

在目前具有适時四驅功能的城市SUV上,當紅配置非電控多片離合式差速器莫屬了,其主要是通過多片離合器産生的摩擦轉矩來傳遞動力,電控多片離合式差速器内部有兩組摩擦盤,一組為主動盤,與前軸連接,另一組為從動盤,與後軸連接,當電子系統監測到前後軸的轉速差時,會将離合片壓緊從而将動力傳遞給後軸,實現四驅能力,使前後軸扭矩在100:0至50:50間連續變化,一般來說它最多可以分配50%的動力給後軸。

汽車四驅差速器工作原理(簡析汽車差速器分類)6

比起粘性聯軸節,電控多片離合中央差速器的結合與分離,以及扭矩的分配比例,都是靠電子控制系統來完成,反應速度更快,而離合器接合後前後軸也是剛性連接,傳動效率更高,這也使得電控多片離合式差速器成為了目前市場上衆多裝備适時四驅系統城市SUV的首選,不過如果高強度地頻繁使用,也容易導緻摩擦片過熱而失效。

3、機械式差速器

汽車四驅差速器工作原理(簡析汽車差速器分類)7

機械式自鎖差速器是在電子技術還不發達的時候,汽車攻城獅們搗鼓出來的玩意,早期的機械式完全靠機械結構運作,結構可靠但功能相對單一,而且對駕駛技術也有更高要求,目前常見的有摩擦片式限滑差速器,凸輪滑塊式限滑差速器以及托森差速器。

汽車四驅差速器工作原理(簡析汽車差速器分類)8

摩擦片式限滑差速器通過差速器内置的摩擦片,在車輪發生差速旋轉時阻止滑動,其結構簡單,對扭矩比較敏感,在轎車等車型上應用廣泛,尤其受到科邁羅,福特野馬等大馬力後驅車的鐘愛,也是熱愛改裝的性能控們的首選。

汽車四驅差速器工作原理(簡析汽車差速器分類)9

凸輪滑塊式限滑差速器是利用慣性甩動滑塊實現自鎖,所以需要兩個車輪具備較大轉速差,對于轉速很敏感,這一點倒是很像粘性聯軸節。

汽車四驅差速器工作原理(簡析汽車差速器分類)10

不過它的鎖止能力卻是相當強,多用于硬派SUV,皮卡等車型,比如長城哈弗H5,鈴木超級維特拉,長豐獵豹黑金剛。

汽車四驅差速器工作原理(簡析汽車差速器分類)11

接下來要說的托森差速器,可謂是當下機械差速器的巅峰級代表,它可能也是大家最耳熟能詳的機械式差速器,它屬于扭矩敏感的類型,而托森(Torsen )的本意也是“扭力感應”(Torque Sensing)兩個詞的組成。它依靠蝸杆/渦輪隻能單向運動的原理,能夠在内部差動轉矩較小時起差速作用,在内部差動轉矩較大時實現自鎖,使動力直接傳遞,不再起差速作用。

汽車四驅差速器工作原理(簡析汽車差速器分類)12

由于其反應速度相當快基本不存在滞後,耐用性也更高,因此成為了如今機械式差速器的經典代表,不過其過高的加工要求及成本,也使得它一般隻出現在較為高端的車型上,比如奧迪的quattro四驅車型,豐田普拉多等。

硬漢專屬品質——差速鎖

以上介紹的中央差速器都可以做到将動力分配到前後橋,不過随着前後車輪的附着力的變化,動力分配比例也是随之變化的。我們都知道,在野外最靠譜的還是要屬純機械的硬連接,保證前後橋都能有穩定的動力輸出(50:50),從而提高車輛的通過性能。這便是差速鎖的原理,而若是隻有中央差速鎖則隻能實現前後橋的動力分配,遇到同側車輪陷車打滑的情況照樣隻能幹瞪眼,所以便應運而生了輪間差速鎖,比如普拉多,帕傑羅都配備了中央差速鎖及後差速鎖,這也是俗稱“兩把鎖“的由來。

汽車四驅差速器工作原理(簡析汽車差速器分類)13

而如果同時配置中央差速鎖,前橋及後橋三個差速鎖,車身前行的動力則可以達到100%,這無疑是越野脫困的最高境界了,jeep牧馬人Rubicon以及奔馳G就是這樣具有“三把鎖”的硬漢。

汽車四驅差速器工作原理(簡析汽車差速器分類)14

結語

跋山涉水不是簡單事,也并不是随随便便一輛四驅越野車就能仗劍走天下,裝備不同的限滑差速器,四驅性能也有高低,不同的機械差速器,用途也各有區别,而真正靠得住的,還是得屬上了“兩把鎖”以及“三把鎖”的名副其實的硬派練家子。而想要将“三把鎖”運用的恰到好處,還得是有足夠經驗的老司機才能辦得到的,究竟該選擇哪種類型的越野車和你一起去外面的世界走走,你想好了嗎?

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