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差速器、差速锁 一字之差 差若毫厘失之千里

在燃油车时代,那些耳熟详细的“三把锁”、“托森差速器”现在已经很少见了,自打从新能源汽车迅速普及后,传统汽车主要组成部分已由发动机、变速器、底盘变为了电驱、电池、电控和智驾。由于电驱结构与传统燃油传动系统大不相同,那些经典的配置甚至还没来得及普及,似乎就要被时代所淘汰。

但不管是电车还是油车,有一样东西是不能替代的——差速器。

专业“和事佬”——差速器

为什么说差速器是专业“和事佬”,因为车辆转弯时,由于左右车轮行驶路径长度不一,处于外径(侧)车轮滚动距离更大,内径(侧)车轮滚动距离更小,造成车轮出现转速差,会导致两个轮胎互相较劲、车辆打滑甚至翻车。车辆越大,弯道越长、转速差体现的越明显。

为了避免车轮之间互相打架,导致翻车,工程师发明了差速器来调和两侧车轮的矛盾,也就是“和事佬”的角色,避免车辆转弯时的窘境。

说到汽车差速器,其实还有一小段历史。早期的马车由于采用外力驱动,马车的车轮都是独立旋转,并没有中间轴相连,也就不存在转速差的问题。

1769年,库诺发明的蒸汽车采用单轮驱动,2个后轮也是独立旋转,也不存在转速差。

1815年,法国巴黎的钟表匠佩克库尔发明了“齿轮调节摆”,并巧妙地利用机械钟表中调节钟摆,设计出世界上首个差速器理论模型。1828佩克库尔的差速器成功获得专利,在他专利申请中有一句醒目的话:该专利能实现同一轴上的两个驱动轮,可以用不同的速度旋转,既能驱动车辆又能安全转弯。

1877年,来自英国考文垂的自行车爱好者詹姆斯·斯塔利申请了首个差速器子类专利:链条驱动差速器(chain-dirve-differential)。这项专利扩大了差速器的使用范围,用链条连接动力源和差速器,并吸引了卡尔·本茨的注意,将“链条传动差速器”用到 “奔驰一号”上。

再后来,雷诺汽车创始人路易斯·雷诺在链条驱动差速器的基础上,用驱动轴代替链条传递动力,带来了更好的动力响应,降低故障率,还节约了相当的空间。

回到现在,虽然发动机已经变为了电机,但差速器的结构接仍然存在,动力经变速器(减速器)后,由传动轴进入差速器,驱动行星轮架,再由行星轮驱动两侧的太阳齿轮,随后由输出轴分别驱动左右侧车轮。

直行的情况下,同轴轮速一致,差速器内部齿轮不转动

转弯的情况下,差速器内部齿轮转动,调节转速差

通过差速器将转弯时内外侧车轮产生的相反方向力矩抵消,将动力传输到转速更快的车轮上,从而实现差速,这就是差速器的原理。且差速器机械式自调整,无需人工干预,因此差速器具备很高的适用性和可靠性。

同舟共济——差速器锁

但是,当单侧车轮打滑,动力就会因为差速器的存在,白白浪费在打滑的车轮上,这个时候差速器就成了累赘,车辆没有驱动力前进。

不过打滑的问题相比转速差的问题好解决得多,将差速器完全锁死即可,不让里面的齿轮组工作。这样一来,驱动桥两侧车轮就变成了硬连接,这样动力就能完全输出到两个车轮上,车辆也就有了更好的驱动力,果然是返璞归真,从哪里来,回哪里去。

需要注意的是,配备了差速锁的燃油车,在进行锁止差速器和解锁差速器时,都需要停车操作。

至于新能源车,和大部分的燃油车一样,是没有差速器锁的。在部分脱困场景下,车辆依靠ABS轮速传感器检测打滑车轮,通过对ESP对打滑车轮制动,实现动力传递的功能。

在电动化高速发展的今天,配备四轮独立电机已经在仰望U8,奔驰电动大G上出现,车轮之间相互独立转动,或许在不久的将来,差速器也将完成它的使命,走进历史。

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