汽车差速器大全

精品文档 1欢迎下载 汽车差速器专题讲解汽车差速器专题讲解 汽车差速器的结构和工作原理汽车差速器的结构和工作原理 汽车差速器是一个差速传动机构 用来保证各驱动轮在各种 运动条件下的动力传递 避免轮胎与地面间打滑 当汽车转弯行驶时 外侧车轮比内侧车轮所走过的路程长 图1 汽车在不平路面上直线行驶时 两侧车轮走过的曲线长 短也不相等 即使路面非常平直 但由于轮胎制造尺寸误差 磨损程度不同 承受的载荷不同或充气压力不等 各个轮胎的 滚动半径实际上不可能相等 若两侧车轮都固定在同一刚性转若两侧车轮都固定在同一刚性转 轴上 两轮角速度相等 则车轮必然出现边滚动边滑动的现象 轴上 两轮角速度相等 则车轮必然出现边滚动边滑动的现象 图1 车轮对路面的滑动不仅会加速轮胎磨损 增加汽车的动力消 耗 而且可能导致转向和制动性能的恶化 若主减速器从动齿 轮通过一根整轴同时带动两侧驱动轮 则两侧车轮只能同样的 转速转动 为了保证两侧驱动轮处于纯滚动状态 就必须改用 两根半轴分别连接两侧车轮 而由主减速器从动齿轮通过差速 器分别驱动两侧半轴和车轮 使它们可用不同角速度旋转 这 种装在同一驱动桥两侧驱动轮之间的差速器称为轮间差速器 精品文档 2欢迎下载 如果后轮轴做成一个整体 就无法做到两侧轮子的转速差异 也就是做不到自动调整 为为了了解解决决这这个个问问题题 早早在在一一百百年年前前 法法国国雷雷诺诺汽汽车车公公司司的的创创始始人人路路易易斯斯 雷雷诺诺就就设设计计出出了了差差速速器器这这 个个东东西西 在多轴驱动汽车的各驱动桥之间 也存在类似问题 为了适 应各驱动桥所处的不同路面情况 使各驱动桥有可能具有不同 的输入角速度 可以在各驱动桥之间装设轴间差速器 差速器的分类差速器的分类 A 对称式锥齿轮普通差速器 开式差速器 目前国产轿车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通对称式锥齿轮普通 差速器差速器 对称式锥齿轮差速器由行星齿轮 半轴齿轮 行星齿 精品文档 3欢迎下载 轮轴 十字轴或一根直销轴 和差速器壳等组成 见图1 图1 从前向后看 左半差速器壳2和右半差速器壳8用螺栓固紧在 一起 主减速器的从动齿轮7用螺栓 或铆钉 固定在差速器壳 右半部8的凸缘上 十字形行星齿轮轴9安装在差速器壳接合面 处所对出的园孔内 每个轴颈上套有一个带有滑动轴承 衬套 的直齿圆锥行星齿轮6 四个行星齿轮的左右两侧各与一个直齿 圆锥半轴齿轮4相啮合 半轴齿轮的轴颈支承在差速器壳左右相 应的孔中 其内花键与半轴相连 与差速器壳一起转动 公转 的行星齿轮拨动两侧的半轴齿轮转动 当两侧车轮所受阻力不 同时 行星齿轮还要绕自身轴线转动 自转 实现对两侧车轮 的差速驱动 行星齿轮的背面和差速器壳相应位置的内表面 均做成球面 这样作能增加行星齿轮轴孔长度 有利于和两个 精品文档 4欢迎下载 半轴齿轮正确地啮合 在传力过程中 行星齿轮和半轴齿轮这两个锥齿轮间作用着 很大的轴向力 为减少齿轮和差速器壳之间的磨损 在半轴齿 轮和行星齿轮背面分别装有平垫片3和球面垫片5 垫片通常用 软钢 铜或者聚甲醛塑料制成 1 轴承 2 左外壳 3 垫片 4 半轴齿轮 5 垫圈 6 行星齿 轮 7 从动齿轮 8 右外壳 9 十字 轴 10 螺栓 图图2 2 差速器构造零件的分解差速器构造零件的分解 差速器的润滑是和主减速器一起进行的 为了使润滑油进入差速器的润滑是和主减速器一起进行的 为了使润滑油进入 差速器内 往往在差速器壳体上开有窗口 为保证润滑油能顺差速器内 往往在差速器壳体上开有窗口 为保证润滑油能顺 利到达行星齿轮和行星齿轮轴轴颈之间 在行星齿轮轴轴颈上利到达行星齿轮和行星齿轮轴轴颈之间 在行星齿轮轴轴颈上 铣出一平面 并在行星齿轮的齿间钻出径向油孔 铣出一平面 并在行星齿轮的齿间钻出径向油孔 在中级以下的汽车上 由于驱动车轮的转矩不大 差速器内 多用两个行星齿轮 相应的行星齿轮轴相为一根直销轴 差速 精品文档 5欢迎下载 器壳可以制成开有大窗孔的整体式壳 通过大窗孔 可以进行 拆装行星齿轮和半轴齿轮的操作 普通齿轮式差速器的两个特性 A A 对称式锥齿轮差速器中的运动特性关系式对称式锥齿轮差速器中的运动特性关系式 如图3 所示为普通对称式锥齿轮差速器简图 差速器壳3作为差 速器中的主动件 与主减速器的从动齿轮6和行星齿轮轴5连成 一体 半轴齿轮1和2为差速器中的从动件 行星齿轮即可随行 星齿轮轴一起绕差速器旋转轴线公转 又可以绕行星齿轮轴轴 线自转 设在一段时间内 差速器壳转了N0圈 半轴齿轮1和2 分别转了N1圈和N2 N0 N1 和N2不一定是整数 圈 则当行星 齿轮只绕差速器旋转轴线公转而不自转时 行星齿轮拨动半轴 齿轮1和2同步转动 则有 N1N1 N2N2 N0N0 当行星齿轮在公转的同时 又绕行星齿轮轴轴线自转时 由于 行星齿轮自转所引起一侧半轴齿轮1比差速器壳多转的圈数 N4 必然等于另一侧半轴齿轮2比差速器壳少转的圈数 于是有 N1N1 N0N0 N4N4 和 N2N2 N0N0 N4N4 以上两种情况 N1 N2 与N0之间都有以下关系式 N1N1 N2N2 2N02N0 若用角速度表示 应有 1 1 2 2 2 2 0 0 其中 1 2和 0分别为左 右半轴和差速器壳的转动 精品文档 6欢迎下载 角速度 上式表明 左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速 的两倍 这就是两半轴齿轮直径相等的对称式锥齿轮差速器的 运动特性关系式 1 2 半轴齿轮 3 差速器壳 4 行星齿轮 5 行星齿轮轴 6 主减速器从动齿轮 图3 3 差速器运动原理示意图 B B 对称式锥齿轮差速器中的转矩分配关系式对称式锥齿轮差速器中的转矩分配关系式 在以上差速器中 设输入差速器壳的转矩为M0 输出给左 右 两半轴齿轮的转矩为M1和M2 当与差速器壳连在一起的行星齿 轮轴带动行星齿轮转动时 行星齿轮相当于一根横向杆 其中 点被行星齿轮轴推动 左右两端带动半轴齿轮转动 作用在行 星齿轮上的推动力必然平均分配到两个半轴齿轮之上 又因为 两个半轴齿轮半径也是相等的 所以当行星齿轮没有自转趋势 时 差速器总是将转矩M0平均分配给左 右两半轴齿轮 即 M1M1 M2M2 0 50 5 M0M0 精品文档 7欢迎下载 当两半轴齿轮以不同转速朝相同方向转动时 设左半轴转速 nl大于右半轴转速n2 则行星齿轮将按图 4上实线箭头n4的方向绕行星齿轮轴轴颈5自转 此时行星齿轮 孔与行星齿轮轴轴颈间以及行星齿轮背部与差速器壳之间都产 生摩擦 半轴齿轮背部与差速器壳之间也产生摩擦 这几项摩 擦综合作用的结果 使转得快的左半轴齿轮得到的转矩M1减小 设减小量为0 5Mf 而转得慢的右半 轴齿轮得到的转矩M1增大 增大量也为0 5Mf 因此 当左右驱动车轮存在转速差时 M1M1 0 50 5 M0 MfM0 Mf M2M2 0 50 5 M0 MfM0 Mf 左 右车轮上的转矩之差等于折合到半轴齿轮上总的内摩擦力 矩Mf 1 半轴齿轮 2 半轴齿轮 3 行星齿轮轴 4 行星齿轮 图4 4 差速器扭矩分配示意图 差速器中折合到半轴齿轮上总的的内摩擦力矩Mf与输入差速器 壳的转矩M0之比叫作差速器的锁紧系数锁紧系数K K 即K K MfMf M0M0 输出给转得快慢不同的左右两侧半轴齿轮的转矩可以写成 精品文档 8欢迎下载 M1 0 5M1 0 5 M0M0 1 1 K K M2 0 5M2 0 5 M0M0 1 1 K K 输出到低速半轴的转矩与输出到高速半轴的转矩之比Kb可以表 示为 Kb M2 M1 1 K 1 K Kb M2 M1 1 K 1 K 锁紧系数锁紧系数K K可以用来衡量差速器内摩擦力矩的大小及转矩分配特可以用来衡量差速器内摩擦力矩的大小及转矩分配特 性性 目前广泛使用的对称式锥齿轮差速器 其内摩擦力矩很小 锁紧系数K为0 05 0 15 输出到两半轴的最大转矩之比Kb 1 11 1 35 因此可以认为无论左右驱动轮转速是否相等 对称式锥齿轮差速器总是将转矩近似平均分配给左右驱动轮的 这样的转矩分配特性对于汽车在良好路面上行驶是完全可以的 但当汽车在坏路面行驶时 却会严重影响其通过能力 例如当 汽车的一侧驱动车轮驶入泥泞路面 由于附着力很小而打滑时 即使另一车轮是在好路面上 汽车往往不能前进 这是因为对 称式锥齿轮差速器平均分配转矩的特点 使在好路面上车轮分 配到的转矩只能与传到另一侧打滑驱动轮上很小的转矩相等 以致使汽车总的牵引力不足以克服行驶阻力而不能前进 为了 提高汽车在坏路上的通过能力 可采用各种型式的抗滑差速器 抗滑差速器的共同特点是在一侧驱动轮打滑时 能使大部分甚 至全部转矩传给不打滑的驱动轮 充分利用另一侧不打滑驱动 轮的附着力而产生足够的牵引力 使汽车继续行驶 精品文档 9欢迎下载 不对称圆锥齿轮式差速器不对称圆锥齿轮式差速器 精品文档 10欢迎下载 B 抗滑差速器种类 常用的抗滑差速器有 强制锁止式差速器 机械锁止 电动锁 止 气动锁止 高摩擦自锁式差速器 有摩擦片式 滑块凸 轮式等结构型式 牙嵌式自由轮差速器和托森差速器等 强制锁止式差速器强制锁止式差速器 在对称式锥齿轮差速器上设置差速锁 见 图D C5 9 可以用电磁阀控制的气缸操纵一个离合机构 使一侧半轴与差速器壳相接合 由该种差速器中的运动特性关 系式 1 1 2 2 2 2 0 0 如 1或 2 0 则必有 1 2 这就相当于把左右两半轴 锁成一体一同旋转 这样 当一侧驱动轮打滑而牵引力过小时 从主减速器传来的转矩绝大部分部分配到另一侧驱动轮上 使 汽车得以通过这样的路段 强制锁止式差速器结构简单 但一般要在停车时进行操纵 而 且接上差速锁时 左右车轮刚性连接 将产生前转向困难 轮 胎磨损严重等问题 1 活塞 2 活塞皮碗 3 气路管接头 4 工作缸 5 套管 6 精品文档 11欢迎下载 半轴 7 压力弹簧 8 锁圈 9 外接合器 10 内接合器 11 差速器壳 待改 图D D C5C5 9 9强制锁止式差速器 托森差速器托森差速器 扭力感应式限滑差速器扭力感应式限滑差速器 托森差速器的结构如图D C5 10所示 该差速器由差速器壳差速器壳 左 右半轴蜗杆左 右半轴蜗杆 蜗轮轴蜗轮轴和蜗轮蜗轮等组成 差速器壳与主减速器 的被动齿轮相连 三对蜗轮通过蜗轮轴固定在差速器壳上 分 别与左 右半轴蜗杆相啮合 每个蜗轮两端固定有直齿圆柱直 齿轮 成对的蜗轮通过两端相互啮合的直齿圆柱齿轮发生联系 差速器外壳通过蜗轮轴带动蜗轮绕差速器半轴轴线转动 蜗轮 再带动半轴蜗杆转动 当汽车转向时 左 右半轴蜗杆出现转 速差 通过成对蜗轮两端相互啮合的直齿圆柱齿轮相对转动 使一侧半轴蜗杆转速加快 另一侧半轴蜗杆转速下降 实现差 速作用 转速比差速器壳快的半轴蜗杆受到三个蜗轮给予的与转速比差速器壳快的半轴蜗杆受到三个蜗轮给予的与 转动方向相反的附加转矩 转速比差速器壳慢的半轴蜗杆受到转动方向相反的附加转矩 转速比差速器壳慢的半轴蜗杆受到 另外三个蜗轮给予的与转动方向相同的附加转矩 从而使转速另外三个蜗轮给予的与转动方向相同的附加转矩 从而使转速 低的半轴蜗杆比转速高的半轴蜗杆得到的驱动转矩大 即当一低的半轴蜗杆比转速高的半轴蜗杆得到的驱动转矩大 即当一 侧驱动轮打滑时 附着力大的驱动轮比附着力小的驱动轮得到侧驱动轮打滑时 附着力大的驱动轮比附着力小的驱动轮得到 的驱动转矩大 的驱动转矩大 1 差速器壳 2 直齿轮轴 3 半 轴 4 直齿轮 5 主减速器被动 精品文档 12欢迎下载 齿轮 6 蜗伦 7 蜗杆 图D D C5C5 1010 托森轮间差速器 托森差速器又称蜗轮 蜗杆式差速器 其锁紧系数托森差速器又称蜗轮 蜗杆式差速器 其锁紧系数K K为为0 56 0 56 输输 出到两半轴的最大转矩之比出到两半轴的最大转矩之比KbKb 3 53 5 托森差速器托森差速器 精品文档 13欢迎下载 Torsen 这个名字的由来取 Torque sensing Traction 感觉扭矩牵引 Torsen 的核心是蜗轮 蜗杆齿轮啮合系统 从 Torsen 差速器的结构视图中可以看到双蜗轮 蜗杆结构 正是 它们的相互啮合互锁以及扭矩单向地从蜗轮传送到蜗杆齿轮的 构造实现了差速器锁止功能 这一特性限制了滑动 在在弯道 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 而当一侧车轮打滑时 蜗轮蜗杆组件发挥作用 通过 托森差速器或液压式多盘离合器 极为迅速地自动调整动力分 配 托森差速器 结构图 当车辆正常行驶的时候 差速器壳 P 转动 同时带动蜗杆 精品文档 14欢迎下载 3 和 4 转动 此时 3 和 4 之间没有相对转动 于是红色的 1 轴 和绿色的 2 轴以同一个速度旋转 而当一侧车轴遇到较大的阻 力而另一侧车轴空转的时候 例如红色车轴遇到较大的阻力 则一开始它静止不动 而差速器壳还在旋转 于是带动蜗杆齿 轮 4 沿着红色轴滚动 4 滚动的同时又带动 3 旋转 但是 3 与 绿色的车轴 2 有自锁的效果 所以 3 的转动并不能带动绿色车 轴 2 转动 于是 3 停止转动 同时又使得 4 也停止转动 于是 4 只能随着差速器壳的转动带动红色车轴旋转 即将扭矩分配 给了红色车轴 车辆脱困 最核心的装置就是中央扭矩感应自锁式差速器中央扭矩感应自锁式差速器 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 扭矩感应自锁式差速器 的特点在前面也详细分析过 而且有电子稳定程序的支持 更进一步提高了动力分配的主动性 精品文档 15欢迎下载 精品文档 16欢迎下载 精品文档 17欢迎下载 伊顿差速器伊顿差速器 关于北美或韩国版本霸锐的后差速器 一直是个比较神秘的事 件 和很多车友一样 一开始我也是被弄的比较糊涂 并且受 几张错误配图的影响 曾经一度以为它匹配的是涡轮蜗杆式的 扭力感应式限滑差速器 今日终于得到了几张这个差速器的实 物图片 就借机和大家聊聊这个差速器 从图片来看 我们终 于可以清楚肯定这是一个机械式自动控制锁止差速器 也即是 我们在各大视频网站看见的那个差速锁 下面简单说说它的工 作原理 从这张照片来看 可以明显看得出这个差速器与普通差速器的 区别 差别就是在差速器中部靠近行星齿轮的地方 多了一些 形状奇怪的部件 这是控制差速锁止的核心部件的一部分 图 片下方的是速度感应飞锤速度感应飞锤 内部有回位弹簧内部有回位弹簧 和锁止杆锁止杆 锁止 精品文档 18欢迎下载 杆是可以自转的 其右侧可以清楚看见是加工成条状齿轮形式 的 它和差速器壳体内部右侧的压紧齿轮相啮合 照片上部 的机构是用于锁止速度感应飞锤的棘爪及其固定杆 回位弹簧 受行星齿轮的十字节 姑且这么叫 的限制 棘爪只能绕固定 杆旋转一个较小角度 固定杆则是纯粹的固定作用 不能转动 在右侧半轴锥形齿轮的后面 图片无法看见 除了我们刚才 提到的压紧齿轮外 还有数片分别固定半轴锥形齿和差速器外 壳的钢制主 被动摩擦片 半轴锥形齿和压紧齿轮之间的结合 面是个波浪形的斜面 角度很小 压死摩擦片的力量主要由半 轴锥形齿和压紧齿轮之间相对滑动时引起压紧齿轮的轴向位移 产生 不明白可参考网络介绍 当车辆正常直线行驶时 这时左车轮 相应的左半轴 左半轴 锥形齿轮 差速器壳体 右车轮 相应的右半轴 右半轴锥 形齿轮 压紧齿轮的速度是一样的 差速锁机构不发生作用 这时速度感应飞锤和锁止杆绕差速器壳体轴心公转 由于锁止 杆不产生自转 因此无论速度有多高 速度感应飞锤的两个离 心快也不会张开 当车辆转弯或其中一侧车辆有打滑但轻微时 这时左车轮 相 应的左半轴 左半轴锥形齿轮 差速器壳体 右车轮 相应 的右半轴 右半轴锥形齿轮 压紧齿轮的速度就会有差异 即 V 左 V 壳体 V 右 由于 V 壳体 V 右 因此此时锁止杆就 会被压紧齿轮带动发生自转并带动速度感应飞锤旋转 但是 精品文档 19欢迎下载 由于旋转的速度太慢 飞锤这时候仍然无法克服内部回位弹簧 的张力而张开 差速锁机构依然不发生作用 同理推证 当车辆其中一侧车辆有严重打滑时 同理推证 当车辆其中一侧车辆有严重打滑时 V V 壳体壳体 V V 右且右且 阈值超过门槛 飞锤克服内部回位弹簧的张力而张开 由于阈值超过门槛 飞锤克服内部回位弹簧的张力而张开 由于 速度感应飞锤和棘爪之间间隙很小 因此飞锤就会被棘爪速度感应飞锤和棘爪之间间隙很小 因此飞锤就会被棘爪 捕捕 获获 而无法自转 相应地 这个动作会通过锁止杆而传递到压而无法自转 相应地 这个动作会通过锁止杆而传递到压 紧齿轮 此时压紧齿轮和右侧半轴会因为速度差异而产生相对紧齿轮 此时压紧齿轮和右侧半轴会因为速度差异而产生相对 滑动 摩擦片就会被强力压死 并且 速度差越大 压得越紧 滑动 摩擦片就会被强力压死 并且 速度差越大 压得越紧 释放过程自行依葫芦推理 释放过程自行依葫芦推理 从这张照片来看 可以明显看得出这个差速器与普通差速器的 区别 差别就是在差速器中部靠近行星齿轮的地方 多了一些 形状奇怪的部件 这是控制差速锁止的核心部件的一部分 图 片下方的是速度感应飞锤 内部有回位弹簧 和锁止杆 锁止 杆是可以自转的 其右侧可以清楚看见是加工成条状齿轮形式 的 它和差速器壳体内部右侧的压紧齿轮相啮合 照片上部 的机构是用于锁止速度感应飞锤的棘爪及其固定杆 回位弹簧 受行星齿轮的十字节 姑且这么叫 的限制 棘爪只能绕固定 杆旋转一个较小角度 固定杆则是纯粹的固定作用 不能转动 在右侧半轴锥形齿轮的后面 图片无法看见 除了我们刚才 提到的压紧齿轮外 还有数片分别固定半轴锥形齿和差速器外 壳的钢制主 被动摩擦片 半轴锥形齿和压紧齿轮之间的结合 精品文档 20欢迎下载 面是个波浪形的斜面 角度很小 压死摩擦片的力量主要由半 轴锥形齿和压紧齿轮之间相对滑动时引起压紧齿轮的轴向位移 产生 不明白可参考网络介绍 当车辆正常直线行驶时 这时左车轮 相应的左半轴 左半轴 锥形齿轮 差速器壳体 右车轮 相应的右半轴 右半轴锥 形齿轮 压紧齿轮的速度是一样的 差速锁机构不发生作用 这时速度感应飞锤和锁止杆绕差速器壳体轴心公转 由于锁止 杆不产生自转 因此无论速度有多高 速度感应飞锤的两个离 心快也不会张开 当车辆转弯或其中一侧车辆有打滑但轻微时 这时左车轮 相 应的左半轴 左半轴锥形齿轮 差速器壳体 右车轮 相应 的右半轴 右半轴锥形齿轮 压紧齿轮的速度就会有差异 即 V 左 V 壳体 V 右 由于 V 壳体 V 右 因此此时锁止杆就 会被压紧齿轮带动发生自转并带动速度感应飞锤旋转 但是 由于旋转的速度太慢 飞锤这时候仍然无法克服内部回位弹簧 的张力而张开 差速锁机构依然不发生作用 同理推证 当车辆其中一侧车辆有严重打滑时 V 壳体 V 右且 阈值超过门槛 飞锤克服内部回位弹簧的张力而张开 由于 速度感应飞锤和棘爪之间间隙很小 因此飞锤就会被棘爪 捕 获 而无法自转 相应地 这个动作会通过锁止杆而传递到压 精品文档 21欢迎下载 紧齿轮 此时压紧齿轮和右侧半轴会因为速度差异而产生相对 滑动 摩擦片就会被强力压死 并且 速度差越大 压得越紧 释放过程自行依葫芦推理 完全看懂了上面文字的车友会发现 这种锁式差速器和牙嵌式 锁止差速器仍然是有区别的 即 实现锁止的部件是摩擦片 而不是齿轮或齿套 那么 可能有车友会问 摩擦片会不会不 耐用 我认为不必担心 实践证明这种钢制摩擦片是非常耐用 的 对于并非时时亡命越野的绝大部分车友而言 完全足够了 高摩擦自锁式差速器 见汽车图解 高摩擦自锁式差速器 见汽车图解 精品文档 22欢迎下载 精品文档 23欢迎下载 滑块凸轮式差速器 滑块凸轮式差速器是利用滑块与凸轮之间产生较大数值的 内摩擦力矩 以提高锁紧系数的一种高摩擦自锁式差速器 图 2 7 为汽车中 后驱动桥之间采用的滑块凸轮式轴间差 速器 转矩由传动轴经凸缘盘 1 和轴间差速器分配给中桥主动 曲线齿锥齿轮 18 和后桥的传动轴 26 轴间差速器由主动套 6 8 个短滑块 7 及 8 个长滑块 8 接 中桥的内凸轮花键套 9 接后桥的外凸轮花键套 25 及轴间差速 器壳 27 和盖 24 组成 接中桥内凸轮花键套 9 用花键与中桥主动曲线齿锥齿轮 18 相连 其前端内表面有 13 个圆弧凹面 外凸轮花键套 25 用花 键与后桥传动轴 26 相连 其外表面有 11 个圆弧凹面 主动套 精品文档 24欢迎下载 6 前端与凸缘盘 1 用花键连接 后端空心套筒部分即装在内 外凸轮之间 空心套筒上铣出 8 条穿通槽 每个槽内装长 短 滑块各一个 所有滑块均可在槽内沿径向自由滑动 为了使滑 块及内 外凸轮磨损均匀 相邻两槽内滑块的装法不同 其中 一个槽内长滑块在前 短滑块在后 而另一槽内滑块装法则相 反 当汽车在平直路上直线行驶 中 后驱动桥车轮无转速差 时 中桥主动曲线齿锥齿轮 18 和后桥传动轴 26 的转速相同 即轴间差速器没有差速作用 此时 转矩由凸缘盘 1 输入 经 主动套 6 滑块 7 和 8 内 外凸轮花键套 9 和 25 分别传给 中桥和后桥 内 外凸轮花键套和主动套三者的转速相等 当汽车转弯或在不平道路上行驶 或由于中 后桥驱动轮半 径不等等原因 前 后两驱动桥出现转速差时 主动套 6 槽内 的滑块 一方面随主动套旋转并带动内 外凸轮花键套旋转 同时在内 外凸轮间沿槽孔径向滑动 保证中 后两驱动桥得 以在不脱离传动的情况下实现差速 且由于滑动与内 外凸轮 间产生的摩擦力矩起作用 使慢转的驱动轮上可以得到比快转 驱动轮更大的转矩 精品文档 25欢迎下载 假设中桥驱动轮因陷于泥泞路面而滑转 此时驱动桥的外凸 轮花键套 25 的转速 小于主动套 6 的转速 而驱动中桥的 25 n 6 n 内凸轮花键套 9 的转速 则大于主动套转速 相应的滑块 9 n 6 n 作用于内 外凸轮的摩擦力方向如图 2 7 所示 滑块作用于内 凸轮上的摩擦力造成的力矩方向与转动方向相反 而使内凸 9 F 轮所受的转矩减小 作用于外凸轮上的摩擦力造成的力矩方 25 F 向与转动方向相同 故使外凸轮所受的转矩增加 因此 中 精品文档 26欢迎下载 后驱动桥上的转矩得到重新分配 滑块凸轮式差速器的锁紧系数与凸轮表面的摩擦因数和倾角 有关 滑块凸轮式差速器的锁紧系数 通常为 K 2 33 3 或 K 0 3 0 5 新差速器的锁紧系数 K 值稍大些 但也不会大于 3 5 6 随着随着 K K 值的增大 其摩擦表面的接触应力将增大 从而值的增大 其摩擦表面的接触应力将增大 从而 其使用寿命将降低 其使用寿命将降低 对于某些越野汽车和特种车辆来说 采用滑块凸轮式差速器 有时尚嫌其锁紧系数 K 值太小 但用它代替普通圆锥行星齿轮 差速器用于通用的载货汽车 则可显著地提高其通过性 牙嵌式自锁差速器 主要用于中重型货车 牙嵌式自锁差速器 主要用于中重型货车 牙嵌式自锁差速器与普通齿轮式差速器相比 不仅具有差速作 用 而且可根据两侧驱动轮附着条件和行驶阻力的变化 重新 分配驱动扭矩 一侧车轮打滑时 另一侧驱动轮可获得更大的 驱动扭矩 实现自锁驱动 从而改善机械的牵引性能 提高机 械的行驶安全性和工作效率 1 牙嵌式自锁差速器的结构与工 作原理 l 牙嵌式自锁差速器的结构牙嵌式自锁差速器由主动环 从 动环 中心环 消声环 回位弹簧 挡圈 花键接头和卡簧等 左右对称组装而成 如附图所示 精品文档 27欢迎下载 2 牙嵌式自锁差速器的工作原理当机械直线行驶时 两 侧驱动轮所受的滚动阻力矩基本相等 主动环两侧面的倒梯形 齿与左右从动环的齿紧紧啮合 于是主动环带动左右从动环 花键接头及半轴一起旋转 当机械向左转向或右侧车轮打滑悬空时时 左侧驱动轮所 受的滚动阻力矩增大 左侧从动环与主动环啮合得更紧 此时 主动环带动左侧的从动环 花键接头和半轴旋转 以较大的驱 动力矩驱动左侧驱动轮滚动 同时 右侧驱动轮有转快的趋势 由于从动环与主动环之间为有侧隙啮合 故允许右侧从动环转 快 但是从动环与中心环为无侧隙啮合 于是迫使右侧从动环 克服弹簧的弹力 向右轴向滑动 使其与中心环和主动环脱离 精品文档 28欢迎下载 啮合 切断传向右侧驱动轮的动力 右侧驱动轮可以自由地以 较高的转速滚动 实现差速 此时 消声环在摩擦力的作用下 随右从动环转动 当其开口转至主动环的凸齿时 消声环的齿 与主动环的齿恰好相抵 使右从动环与主动环保持分离 避免 了主动环与右从动环在差速过程中 反复啮合 脱开所造成的 撞击 减轻了主 从动环的磨损及噪声 转向结束后 右侧驱 动轮的转速减慢 带动消声环反向退回 在弹簧的作用下 右 侧从动环与主动环重新啮合 机械向右转向或左侧车轮打滑悬 空时 与上述相似 牙嵌式自由轮差速器 如图2 8所示 差速器壳的左右两半l和2与主减速器从动齿轮用 螺栓联接 主动环3固定在两半壳体之间 随差速器壳体一起转 动 主动环3的两个侧面制有沿圆周分布的许多倒梯形 角度很 小 断面的径向传力齿 相应的左 右从动环4的内侧面也有相 同的传力齿 制成倒梯形齿的目的 在于防止传递转矩过程中 从动环与主动环自动脱开 弹簧5力图使主 从动环处于接合状 态 花键毂7内外均有花键 外花键与从动环4相连 内花键连 接半轴 精品文档 29欢迎下载 当汽车的两侧车轮受到的阻力矩相等时 主动环 3 通过两 侧传力齿带动左 右从动环 4 花键毂 7 及半轴一起旋转 如 图 2 8d 所示 此时 由主减速器传给主动环的转矩 平均分 配给左 右半轴 汽车转弯行驶时 要求差速器能起差速作用 为此 在主 动环 3 的孔内装有中心环 9 它可相对主动环自由转动 但受 卡环 10 限制而不能轴向移动 中心环 9 的两侧有沿圆周分布的 许多梯形断面的径向齿 分别与两从动环 4 内侧面内圈相应的 梯形齿接合 设此时左转弯 参见图 2 8e 左驱动轮有慢转 精品文档 30欢迎下载 趋势 则左从动环和主动环的传力齿之间压得更紧 于是主动 环带动左从动环 左半轴一起旋转 左轮被驱动 而右轮有快 转的趋势 即右从动环有相对于主动环快转的趋势 于是在中 心环和从动环内圈梯形齿斜面接触力的轴向分力作用下 从动 环 4 压缩弹簧 5 而右移 使从动环上的传力齿同主动环上的传 力齿不再接合 从而中断对右轮的转矩传递 同样 当一侧车 轮悬空或进入泥泞 冰雪等路面时 主动环的转矩可全部分配 给另一侧车轮 但是 从动环梯形齿每经轴向力作用 沿齿斜面滑动与主动 环分离后 在弹簧力作用下 又会与主动环重新接合 这种分 离与接合不断重复出现 将引起传递动力的脉动 噪声和加重 零件的磨损 为避免这种情况 在从动环的传力齿与梯形齿之 间的凹槽中 还装有带梯形齿的消声环 8 见图 2 8c 消声环 形似卡环 具有一定弹性 其缺口对着主动环上的伸长齿 12 图 2 8b 在右驱动轮的转速高于主动环的情况下 消声 环 8 与从动环 4 上的梯形齿一起在中心环梯形齿滑过 到齿顶 彼此相对 且消声环缺口一边被主动环上的伸长齿挡住 图 2 8f 时 从动环便被消声环挤紧而保持在离主动环最远的位 置 轴向往复运动不再发生 当从动环转速下降到等于并开始低于主动环的转速时 从动 环即在弹簧 5 的作用下又重新与主动环接合 牙嵌式自由轮差速器能在必要时使汽车变成由单侧车轮驱动 精品文档 31欢迎下载 明显提高了汽车的通过能力 此外 还具有工作可靠 使用寿 命长等优点 其缺点是左右车轮传递转矩时 时断时续 引起 车轮传动装置中载荷的不均匀性和加剧轮胎磨损 牙嵌自由轮式差速器靠固定在两半壳体之间的主动环和与半 轴相连的从动环来限制差速作用 防止驱动轮打滑 它也可以 有效地改善汽车的通过性 且工作可靠 使用寿命长 但是其 左右车轮的扭矩传递时断时续 引起传动装髓中载荷的不均匀 该差速器多用于中 重型车辆上 粘性耦合器粘性耦合器 粘性耦合器 英文名称叫做 Viscous coupler 或者叫做粘 性联轴节 当今市面上最著名的使用粘性联轴节四驱系统的车 型恐怕就是本田的 CR V 了 一款典型的适时四驱城市 SUV 可 惜这套四驱系统的有效性经常受到网友的怀疑 以至于人们渐 渐开始对粘性耦合器的认识产生偏差 所以我觉得有必要重新 来审视一下这个装置 在此我们只讨论粘性耦合器本身 并不 涉及到车的性能 首先说说粘性耦合器的结构 它是一种利用液体的粘性阻 力来传递转矩的传动装置 粘性联轴节的工作原理 有点类似 于多片离合器 在输入轴上装有许多内板 插在输出轴壳体内 的许多外板当中 并充入高粘度的硅油 在这个结构中 多片 精品文档 32欢迎下载 离合器并不接触 因此传递扭矩的工作完全依靠硅油来完成 所以我们有必要说说硅油 粘液藕合器结构 硅油是一种高分子聚合物的统称 不同的分子结构会表现 出不同的特性 并且在日常生活中运用非常广泛 比如洗面奶 洗发水中可能都有硅油 在整形外科方面也有应用 一些丰胸 手术也用硅油作为填充物 但这种物质的安全性有争议 这里 就不多讨论了 总而言之 不同种类的硅油的粘度是有千差万别的 所以 粘性耦合器的限滑作用也可以是不同的 关键就是看充入的硅 油的粘性 显然不能是越粘就越好 粘度过大会影响到正常的 差速作用 汽车拐弯可能变得费劲 另一方面粘度太低又会降 低限滑作用 所以要取得一个平衡是需要综合使用情况而定的 精品文档 33欢迎下载 但是 粘性耦合器中也不能完全充满硅油 实际上通常硅 油占据了其中 80 90 的空间 其余空间是空气 这样的设计 主要是跟硅油受热膨胀的特性有关 硅油的粘性并不是始终不 变的 内板和外板间的转速差会使硅油的温度升高 其粘度将 降低 所能传递的转矩会下降 但是温度升高会使硅油受热膨 胀 压缩内部的空气 导致壳内压力升高 当压力达到某一临 界值时 粘性耦合器效能又会极具增强 因此扭矩的传递也会 呈现一种所谓的 驼峰现象 即开始的时候有一定限滑作用 然后会进入一个效率低下的阶段 最后又是一个扭矩传递峰值 一般情况下转速差越大硅油受热膨胀的速度就越快 所能 传递的扭矩也就越大 但终究需要时间 正是因为这个特点 粘性联轴节会给人留下反应慢的印象 如今我们见到的粘性联轴节无非都是这样一个结构 动力主 要分配到前桥 一根传动轴通向后桥 前后桥之间由粘性联轴 节链接 前轮出现打滑空转 前后车轮出现较大的转速差 粘 性联轴节把动力传送给后轮 汽车就转变成全轮驱动汽车 这 是一个典型的适时四驱结构 正常行驶时后轮不获得动力 即 使是四驱状态 后轮获得的扭矩也很有限 如果你把粘性联轴节和适时四驱划上了等号 那可就大错特 错了 实际上粘性联轴节之前曾作为全时四驱车的中央差速器 精品文档 34欢迎下载 使用 甚至装备一些以运动性能著称的车型 比如原先的斯巴 鲁翼豹 WRX 就是使用粘性耦合式中央差速器 即使是现在 斯 巴鲁各款 2 0 手动挡车型依然使用这种结构 下图是一个带开放式差速器结构的粘性耦合式限滑差速器 从图中我们可以看到 粘性耦合式限滑差速器的结构和普 通开放差速器类似 图中这个装置和普通开放差速器最大的不 同是它的半轴齿轮的外侧套上了一个粘性联轴节 一侧半轴和 内板相连 另一侧半轴连接外板 这样一来两侧半轴齿轮的运 动就会受到粘性联轴节的干预 从而实现限滑作用 粘性耦合器具有结构简单 可靠性高等优点 曾一度是四驱 车的主流配置 但它的缺点也不能忽视 扭矩的传递随转速差 的增大而增大 不能手动控制 并且反应略微滞后 随着科学 技术的发展 电脑控制的多片离合器结构正逐渐取代粘性耦合 精品文档 35欢迎下载 器 但是作为纯机械时代的代表之一 粘性耦合器终究是四驱 史中的经典 螺旋齿轮螺旋齿轮 LSDLSD 螺旋齿轮 LSD 内部的 齿轮构造与扭力感应 式 LSD 有些相似 同 样是将普通差速器的 齿轮从直齿改成螺旋 齿 不过不是利用二 者摩擦力的不同 而 是改变了齿轮的安装 位置和形式 通过只有螺旋齿轮才能实现的安装位置和形式 利用齿轮的减速比来限制左右驱动轮转速差的 这种这种 LSDLSD 所能所能 达到的最大转速差比较小 而且 扭力感应型的齿轮配置为纵达到的最大转速差比较小 而且 扭力感应型的齿轮配置为纵 向 而此种螺旋齿轮向 而此种螺旋齿轮 LSDLSD 的则为横向装置 的则为横向装置 和机械式 LSD 相比 它的最大弱点在于限制锁定的扭力范围较小 但维修 使用上 没有什么特别麻烦之处 精品文档 36欢迎下载 螺旋齿轮 LSD 内部的齿轮构造与扭力感应式 LSD 有些相似 同 样是将普通差速器的齿轮从直齿改成螺旋齿 不过不是利用二 者摩擦力的不同 而是改变了齿轮的安装位置和形式 通过只 有螺旋齿轮才能实现的安装位置和形式 利用齿轮的减速比来 限制左右驱动轮转速差的 这种 LSD 所能达到的最大转速差比 较小 而且 扭力感应型的齿轮配置为纵向 而此种螺旋齿轮 LSD 的则为横向装置 和机械式 LSD 相比 它的最大弱点在于 限制锁定的扭力范围较小 但维修 使用上没有什么特别麻烦 之处 滚珠锁定滚珠锁定 LSDLSD 精品文档 37欢迎下载 主动式限滑差速器 一般的限滑式差速器都是由齿轮与齿轮组 合而成 利用球状沟槽的机械构造被动的来接受发挥功能 因 为这种差速器由于配备有油压及电子控制系统 所以可以主动 的使限滑差速器进行工作 这种产品是未来汽车差速器的一个 发展趋势 精品文档 38欢迎下载 LSD 依作动型式不同可分为 1 Way 1 5 Way 2 Way 等三种 1 Way 是指在油门开启时且左右轮产生滑差 才发挥作用的单 向型 2 Way 则是无论油门开启或关闭 只要滑差出现便会作 动的双向型 另外 1 5 Way 则是收油时只会发挥较小限滑效果 的形式 针对甩尾最好是以 2 Way 较佳 这是由于在车身滑移 时 操作有时是要以连续收放油门来控制 若使用 1 Way 或 1 5 Way 的 LSD 在收油时的轮胎锁定率消失则大有失控的风险 另外较早期时有些作法是不加装 LSD 反而将差速器焊死 虽然 能得到侧滑的效果 但正常行驶时就会持续推头 操控其实也 更加困难 电子差速器锁电子差速器锁 精品文档 39欢迎下载 电子差速器锁与上述的几种相比 没有改变开式差速器的结构 和特性 而是利用 ABS 或 EBD 系统来执行单侧制动打滑的车轮 的动作 限制两驱动轮的转速差 保证两个驱动轮都有动力 优点 安全性好 不会损坏车辆 缺点 需要 ABS 和 EBD 系统 造价昂贵 在严酷的越野环境下 电子产品的可靠性不如机械 产品 单侧车轮的驱动力 不如锁止式差速器的大 这类差速器锁 由于成本原因 一般只应用于高档轿车和高档 的 SUV 5 PowerTraxNoSlipPowerTraxNoSlip 我不确定它到底属于哪一类 叫的比较多的 是 无滑动 动力牵引 如果从功能上看 也可以叫 自动解锁差速器 叫什么名字都无所谓 反正都是同一个产品 PowerTraxNoSlip 的工作原理和锁止差速器恰恰相反 这 个产品设计的非常巧妙 锁止差速器工作的时候 是执行锁止 精品文档 40欢迎下载 操作 而 PowerTraxNoSlip 工作的时候 执行的是单边解锁操 作 PowerTraxNoSlip 在车辆直行的时候 左右半轴通过齿轮 与小齿轮轴同步转动 工作在锁止状态 当两驱动轮存在转动 角度差的时候 车辆转向或者一个轮子打滑 PowerTraxNoSlip 会通过它的机械机构 将一个轮子的离合器 分离 取消它的动力输出 两个轮子转动角度相同的时候 离 合器再结合 完成一次分离并重新结合的操作 两个车轮的角 度差不小于 18 度 加油门的时候 分离的是转的稍快的车轮 加油门的时候 分离的是转的稍快的车轮 收油门发动机制动的时候 分离的是转的稍慢的车轮 收油门发动机制动的时候 分离的是转的稍慢的车轮 如果用 于前桥驱动 车辆的转向系统会随着加减油门有失控的倾向 在附着力高的路面 土路或柏油路 如果两个驱动轮因为驱 动力过大而同时打滑 则每一个车轮转动一周 与其相联的 PowerTraxNoSlip 离合器都会分离结合 2 到 10 次 两个车轮交 替的获得分动箱输出的 100 扭矩 驱动轮的动力输出状态不 是连续的 而是脉动的 地面的附着力越大 两个驱动轮打滑 转速越高 PowerTraxNoSlip 离合器结合时的冲击力就会越大 为了承受这种高频的大扭矩冲击 制造 PowerTraxNoSlip 的材 料强度必须特别耐冲击 所以使用的时钛合金 但原车半轴设 计没有考虑这种冲击扭矩 往往承受不了 精品文档 41欢迎下载 优点 通用性好 安装简便 没有锁止式差速器的锁止噪 音 在铺装路面上不会因为转向而扭断半轴 缺点 不能用于全时四驱的前桥 在附着力比较高的平坦 路面 提供的牵引力小于锁止式差速器 在高附着力路面 两 个驱动轮同时打滑 对半轴的冲击力非常大 容易扭断半轴 安装 PowerTraxNoSlip 会导致自动档车换档冲击变大 适用性 适合后桥驱动轻度越野和低附着力路面 不适合 高附着力路面和大动力输出的场合的使用 不适合在前桥内安 装 即使是 4 驱的切诺基 很容易断前半轴 如果你已经阅读了汽车发动机工作原理 你就能懂得汽车 动力是如何产生的 如果你已经阅读了手动变速器的工作原理 你就会懂得下一步动力会传到哪里 对大多数汽车来说 差速 器在其传动系中 位于驱动轮之前的最后一级 本文将阐述差 速器的工作原理 Suv 中央差速器 SUV 是英文运动型多功能车的缩写 这一车型概念最初是在美 国诞生的 由于美国具有广阔的原野沙漠以及许多高等级高速 公路 因此同时具备公路性能和越野能力的车型受到青睐 SUV 正是在此环境下诞生 SUV 的多功能性也符合中国的路况环境 精品文档 42欢迎下载 和消费者的心理 因此 SUV 在中国的销量也十分不错 SUV 最 大的特征是 4 轮驱动 这是应付恶劣路况车型必备的功能 说 到 4 轮驱动就牵扯到 4 驱的模式 目前 4 驱模式种类繁多 功 能上分有分时 4 驱 全时 4 驱和适时 4 驱 而实现不同模式就 要靠 4 驱系统的核心部件 中央差速器 在选择 SUV 时很多消 费者并不了解哪种四驱适合自己 这次就以 4 款中级 SUV 本 田 CRV 雪佛兰科帕奇 斯巴鲁森林人和铃木超级维特拉为例 介绍几种不同的中央差速器 在介绍具体车型之前 先来认识一下中央差速器 我们知 道车辆在行使过程中不光只有直线行使 还有各种角度的弯道 当车辆行驶在弯道中时 四个车轮的轨迹是四条半径不同的圆 弧 如图 这就造成四个车轮在弯中的转速不同 如果车轮只 能以同一转速转动 那车辆根本无法转弯 就算强行转向也会 因为车轮转速差而折断中间的车轴 这时就需要安装差速器来 实现差速 将发动机输出轴上的一个固定转速分解成不同的转 速传递到车轮 一般两轮驱动车只有一个差速器 安装在前或 者后轴中间 而 4 轮驱动车则需要 3 个差速器 对于 4 轮驱动 车来说中央差速器最为重要 它不单要均衡转速还要根据前后 轮的工况分配扭矩 以此实现车辆前轮或者后轮失去附着力打 滑空转时还能将动力分配给具有附着力的其他车轮来脱离困境 因此 SUV 性能高低和中央差速器息息相关 1 1 本田本田 CRVCRV 粘性联轴节中央差速器 粘性联轴节中央差速器 精品文档 43欢迎下载 本田 crv 的中央差速器采用的是粘性联轴节 它的结构是 中央差速器中最为简单的 既没有复杂的电子系统也没有精密 的机械结构 它的结构是一个装有粘稠硅油的密闭容器 两端 各有一个钢片 一个钢片连接前轮另一个连接后轮 在一般行 驶时发动机只带动前轮 后轮被拖转动 这时中差里面的两个 钢片转速相同差速器不工作 后轮没有驱动力 转弯时前后轮 转速差很小 中央差速器中的硅油可以吸收这种转速差 实现 转向 而当前轮打滑后轮空转后轮不转时 前轮钢片和后轮钢 片的转速差非常大 前轮钢片将快速搅动硅油同向流动 在流 动的粘稠硅油带动下后轮钢片旋转使后轮获得一部分发动机扭 矩 这一原理就如同用勺子搅动瓶子里的稠蜂蜜时瓶子也会跟 着转动一样 因此 CRV 大部分时间是一辆前驱车 只有当前轮 打滑时后轮才能获得 30 40 的动力 这种差速器结构简单可靠 成本低 且平时只有前轮驱动 使车辆具有不错的燃油经济性 缺点是扭矩传递反应慢 且传 递的扭矩有限 只能前轮稍有打滑时能起到作用 如果陷车太 深就不行了 而且在陷车太深前轮依然打滑车辆还是不能动时 千万不可再深踩油