机械美学 | 图解差速器!(超全面)
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)。【e-works公众号内容不错,值得关注】
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。。。文字有点说不清,还是看视频吧~~
↓↓汽车差速器运作原理(9分30秒,雪弗莱1937年制作)↓↓
↓↓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↓↓
↓↓奥迪quattro冠齿轮差速器(6分24秒)↓↓
↓↓差速器拆解动画(1分50秒)↓↓
2驱的汽车需要在前后轴上加上差速器(前、后差),而4驱车还要在中轴上装上丶中央差速器(中差)实现前后轮在过弯时出现的转速差(总共3个)。差速器通常按其工作特性分为齿轮式差速器和限滑差速器两大类。
↓↓托森LSD限滑差速器torsen differential↓↓
↓↓行星齿轮差速器 Planerary 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Onésiphore 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。
百度百科和很多国内网页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。
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