中央差速器

多軸驅動的汽車，各驅動橋間由傳動軸相連。為使各驅動橋有可能具有不同的輸入角速度，以消除各橋驅動輪的滑動現象，可以在各驅動橋之間裝設中央差速器，也稱為軸間差速器。

基本介紹

• 中文名：中央差速器
• 特點：允許兩邊半軸以不同的轉速旋轉
• 鎖止方式：高摩擦自鎖式，粘性耦合式等
• 目地：減少輪胎與地面的摩擦

相關概念簡介

當汽車轉彎行駛時，內外兩側車輪中心在同一時間內移過的曲線距離顯然不同，即外側車輪移過的距離大於內側車輪。若兩側車輪都固定在同一剛性轉軸上，兩輪角速度相等，則此時外輪必然是邊滾動邊滑移，內輪必然是邊滾動邊滑轉。同樣，汽車在不平路面上直線行駛時，兩側車輪實際移過曲線距離也不相等。即使路面非常平直，但由於輪胎製造尺寸誤差，磨損程度不同，承受的載荷不同或充氣壓力不等，各個輪胎的滾動半徑實際上不可能相等。因此，只要各車輪角速度相等，車輪對路面的滑動就必然存在。車輪對路面的滑動不僅會加速輪胎磨損，增加汽車的動力消耗，而且可能導致轉向和制動性能的惡化。所以，在正常行駛條件下，應使車輪儘可能不發生滑動。為此，在汽車結構上，必須保證各個車輪(尤其是驅動車輪)有可能以不同角速度旋轉。

若主減速器從動齒輪通過一根整體軸同時帶動兩側驅動輪，則兩輪角速度只能是相等的。為使兩側驅動輪必要時能以不同角速度轉動，保證車輪純滾動狀態，必須將驅動兩側車輪的整體軸斷開(即為半軸)。能使同一橋兩側車輪以不同角速度轉動的裝置，稱為差速器。這種差速器又稱為輪間差速器。

多軸驅動的汽車，各驅動橋間由傳動軸相連。若各橋的驅動輪均以相同的角速度旋轉，同樣也會發生上述輪間無差速器時的類似現象。為使各驅動橋有可能具有不同的輸入角速度，以消除各橋驅動輪的滑動現象，可以在各驅動橋之間裝設中央差速器（軸間差速器）。

汽車差速器是驅動橋的主件。它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉速旋轉，滿足兩邊車輪儘可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。

分類

中央差速器的種類主要有普通式中央差速器、多片離合器式中央差速器、 托森式中央差速器、 粘性聯軸節式中央差速器。

普通式中央差速器

普通式中央差速器就（open differential）就是採用普通對稱圓錐齒輪結構、可以在汽車轉彎時正常工作的差速器，在其行星齒輪組沒有設定任何鎖止裝置。假如一輛四驅車配備了前中後三個開放式差速器，那么如果其中一個輪子打滑，那么這個車的全部動力都會浪費在這個車輪上，而其餘三個車輪則無法到的動力。在越野車領域，開放式差速器會影響非鋪裝路面的脫困性。

優點：沒有特別的優點，因為差速是汽車正常行駛的必備條件。

缺點：在越野車領域，開放式差速器會影響非鋪裝路面的脫困性。

多片離合器式中央差速器

多片離合器式差速器依靠濕式多片離合器產生差動轉矩。這種系統多用作適時四驅系統的中央差速器使用。其內部有兩組摩擦盤，一組為主動盤，一組為從動盤。主動盤與前軸連線，從動盤與後軸連線。兩組碟片被浸泡在專用油中，二者的結合和分離依靠電子系統控制，基本結構如圖1所示。

圖1 多片離合器式

在直線行駛時，其前後軸的轉速相同，主動盤與從動盤之間沒有轉速差，此時碟片分離，車輛基本處於前驅或後驅狀態，可達到節省燃油的目的。在轉彎過程中，前後軸出現轉速差，主、從動碟片之間也產生轉速差。但由於轉速差沒有達到電子系統預設的要求，因而兩組碟片依然處於分離狀態，此時車輛轉向不受影響。

當前後軸的轉速差超過一定限度，例如前輪開始打滑，電控系統會控制液壓機構將多片離合器壓緊，此時主動盤與從動盤開始發生接觸，類似離合器的結合，扭矩從主動盤傳遞到從動盤上從而實現四驅。多片摩擦式限滑差速器的接通條件和扭矩分配比例由電子系統控制，反應速度快，部分車型還具備手動控制的“LOCK”功能，即主、從動碟片可保持全時結合狀態，功能接近專業越野車的四驅鎖止狀態。但摩擦片最多只能傳遞50%的扭矩給後輪，並且高強度的使用會時摩擦片過熱而失效。

優點：反映速度很快，可瞬間結合；多數車型都是電控結合，無需手動控制。

缺點：最多只能將50%的動力傳遞給後輪，高負荷工作時容易過熱。

托森式中央差速器

托森中央差速器（Torsen differential）的核心是蝸輪、蝸桿傳動系統，如圖2所示。正是它們的相互嚙合互鎖以及扭矩單向地從蝸輪傳送到蝸桿齒輪的構造實現了差速器鎖止功能，這一特性限制了滑動。在在彎道正常行駛時，前、後差速器的作用是傳統差速器，蝸桿齒輪不影響半軸輸出速度的不同，如車向左轉時，右側車輪比差速器快，而左側速度低，左右速度不同的蝸輪能夠嚴密地匹配同步嚙合齒輪。此時蝸輪蝸桿並沒有鎖止，因為扭矩是從蝸輪到蝸桿齒輪。而當一側車輪打滑時，蝸輪蝸桿組件發揮作用，通過托森差速器或液壓式多盤離合器，極為迅速地自動調整動力分配。

圖2 托森式

簡單地說，托森差速器就是一個全自動純機械差速器，即不需要人為控制+100%可靠的+傳動直接的限滑差速器，從某個角度來說是一種很均衡的設計。

優點：能夠在瞬間對驅動輪之間出現的阻力差提供反饋，分配扭矩輸出，而且鎖止特性是線性的，能夠在一個相對寬泛的扭矩輸出範圍內進行調節。

缺點：沒有兩驅狀態；差速器限滑能力有限，動力無法完全傳遞到有某一車輪。

粘性聯軸節式中央差速器

粘性聯軸節的工作原理，有點類似於多片離合器。在輸入軸上裝有許多內板，插在輸出軸殼體內的許多外板當中，並充入高粘度的矽油，如圖3所示。輸入軸與前置發動機上的變速分動裝置相連，輸出軸與後驅動橋相連。 在正常行駛時，前後車輪沒有轉速差，粘性聯軸節不起作用，動力不分配給後輪，汽車仍然相當於一輛前輪驅動汽車。

圖3 粘性聯軸節式

當汽車前後車輪出現較大的轉速差。粘性聯軸節的內、外板之間的矽油受到攪動開始受熱膨脹，產生極大的粘性阻力，阻止內外板間的相對運動，產生了較大的扭矩。這樣，就自動地把動力傳送給後輪，汽車就轉變成全輪驅動汽車。

優點：尺寸緊湊、結構簡單、生產成本低。

缺點：缺點是反應速度慢，扭矩分配比例小，結合和分離不可手動控制，高負荷工作時因為過熱可能會失效。

弊端

鎖止中央差速器(分時四驅)的危險性

四輪驅動車在鎖止中央差速器處於分時四驅狀態時，在乾燥路面行駛車輛會傾向於直行，因左右車輪此時均具有大的附著力，從而使轉彎過程中左右車輪行駛路程不同產生轉速差，通過前後橋上的差速器將這個轉速差傳入前後傳動軸，此時前後傳動軸因沒有中央差速器將這個轉速差化解掉，這個差力將限制車輪隨地面轉動，從而引起轉向困難，如車速過快時易引起翻車。而在濕滑路面上，由於車輪可以在地面滑動將這個轉速差力釋放掉，便不會出現轉向困難。所以分時四驅只適合在附著力小的沙地、雪地或泥地等路面上使用，如在乾燥路面上使用，只能進行直線行駛。

鎖止前後差速器後的問題

上面說到分時四驅在公路上的危險性，如果我們在分時四驅狀態下進一步鎖止了前後橋的差速器，那么車輛在公路上實現轉向幾乎不可能。在正常行駛過程中前後橋差速器的突然鎖止，將極易引起車輛的顛覆。

鎖止差速器對四驅系統的損壞

鎖止中央差速器和前後橋差速器後，發動機的動力很可能會從打滑的車輪上集中到仍有附著力的車輪，但是，車輛傳動系的設計是讓引擎的扭矩平分給四個車輪，假如只有一、兩車輪有附著力，它們獲得的扭矩將可能超過傳動系所能承受的範圍。舉例來講，一輛掛入分時四驅並鎖止前後橋差速器的越野車，三個輪子因為地面的泥濘而失去附著力，那么這時發動機100%的動力便加在有附著力車輪的那根半軸上，如果附著力和車輛行駛阻力都很大時，發動機的巨大扭力將足以扭斷這個車輪相關的半軸。所以在使用差速器鎖時，對車輛的控制將變得非常重要。