汽車差速器能夠使左、右（或前、後）驅動輪實現以不同轉速轉動的機構。主要由左右半軸齒輪、兩個行星齒輪及齒輪架組成。功用是當汽車轉彎行駛或在不平路面上行駛時，使左右車輪以不同轉速滾動，即保證兩側驅動車輪作純滾動運動。差速器是為了調整左右輪的轉速差而裝置的。在四輪驅動時，為了驅動四個車輪，必須將所有的車輪連線起來，如果將四個車輪機械連線在一起，汽車在曲線行駛的時候就不能以相同的速度旋轉，為了能讓汽車曲線行駛旋轉速度基本一致性，這時需要加入中間差速器用以調整前後輪的轉速差。
基本介紹
- 中文名：差速器
- 外文名：Differential
- 組成：差速殼、行星齒輪及半軸齒輪組成
- 作用：兩軸相互間以不同轉速旋轉
- 分類：齒輪式差速器、防滑差速器
- 套用：車輛行駛
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構成
普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成。發動機的動力經傳動軸進入差速器，直接驅動行星輪架，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分別驅動左、右車輪。差速器的設計要求滿足：（左半軸轉速）+（右半軸轉速）=2（行星輪架轉速）。當汽車直行時，左、右車輪與行星輪架三者的轉速相等處於平衡狀態，而在汽車轉彎時三者平衡狀態被破壞，導致內側輪轉速減小，外側輪轉速增加。
原理
差速器的這種調整是自動的，這裡涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物體都傾向於耗能最小的狀態。例如把一粒豆子放進一個碗內，豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁，因為碗底是能量最低的位置（位能），它自動選擇靜止（動能最小）而不會不斷運動。同樣的道理，車輪在轉彎時也會自動趨向能耗最低的狀態，自動地按照轉彎半徑調整左右輪的轉速。
三維效果
三維效果當轉彎時，由於外側輪有滑拖的現象，內側輪有滑轉的現象，兩個驅動輪此時就會產生兩個方向相反的附加力，由於“最小能耗原理”，必然導致兩邊車輪的轉速不同，從而破壞了三者的平衡關係，並通過半軸反映到半軸齒輪上，迫使行星齒輪產生自轉，使內側半軸轉速減慢，外側半軸轉速加快，從而實現兩邊車輪轉速的差異。
驅動橋兩側的驅動輪若用一根整軸剛性連線，則兩輪只能以相同的角度旋轉。這樣，當汽車轉向行駛時，由於外側車輪要比內側車輪移過的距離大，將使外側車輪在滾動的同時產生滑拖，而內側車輪在滾動的同時產生滑轉。即使是汽車直線行駛，也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等（輪胎製造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車輪的滑動。
差速器原理圖
差速器原理圖車輪滑動時不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗，還會使汽車轉向困難、制動性能變差。為使車輪儘可能不發生滑動，在結構上必須保證各車輪能以不同的角度轉動。
軸間：通常從動車輪用軸承支承在主軸上，使之能以任何角度旋轉，而驅動車輪分別與兩根半軸剛性連線，在兩根半軸之間裝有差速器。這種差速器又稱為軸間差速器。
多軸驅動的越野汽車，為使各驅動橋能以不同角速度旋轉，以消除各橋上驅動輪的滑動，有的在兩驅動橋之間裝有軸間差速器。
作用
汽車轉彎時，內側車輪和外側車輪的轉彎半徑不同，外側車輪的轉彎半徑要大於內側車輪的轉彎半徑，這就要求在轉彎時外側車輪的轉速要高於內側車輪的轉速。差速器的作用就是滿足汽車轉彎時兩側車輪轉速不同的要求!這個作用是差速器最基本的作用，至於後為發展的什麼中央差速器、防滑差速器、LSD差速器、托森差速器等，他們是為了提高汽車的行駛性能、操控性能而設計的。
功能
汽車在拐彎時車輪的軌線是圓弧，如果汽車向左轉彎，圓弧的中心點在左側，在相同的時間裡，右側輪子走的弧線比左側輪子長，為了平衡這個差異，就要左邊輪子慢一點，右邊輪子快一點，用不同的轉速來彌補距離的差異。
如果後輪軸做成一個整體，就無法做到兩側輪子的轉速差異，也就是做不到自動調整。為了解決這個問題，早在一百年前，法國雷諾汽車公司的創始人路易斯·雷諾就設計出了差速器這個東西。
分類
現代汽車上的差速器通常按其工作特性分為齒輪式差速器和防滑差速器兩大類。
齒輪式差速器
由於結構原因，這種差速器分配給左右輪的轉矩相等。這種差速器轉矩均分特性能滿足汽車在良好路面上正常行駛。但當汽車在壞路上行駛時，卻嚴重影響通過能力。例如當汽車的一個驅動輪陷入泥濘路面時，雖然另一驅動輪在良好路面上，汽車卻往往不能前進（俗稱打滑）。此時在泥濘路面上的驅動輪原地滑轉，在良好路面上的車輪卻靜止不動。這是因為在泥濘路面上的車輪與路面之間的附著力較小，路面只能通過此輪對半軸作用較小的反作用力矩，因此差速器分配給此輪的轉矩也較小，儘管另一驅動輪與良好路面間的附著力較大，但因平均分配轉矩的特點，使這一驅動輪也只能分到與滑轉驅動輪等量的轉矩，以致驅動力不足以克服行駛阻力，汽車不能前進，而動力則消耗在滑轉驅動輪上。此時加大油門不僅不能使汽車前進，反而浪費燃油，加速機件磨損，尤其使輪胎磨損加劇。有效的解決辦法是：挖掉滑轉驅動輪下的稀泥或在此輪下墊乾土、碎石、樹枝、乾草等。
限滑差速器
限滑差速器防滑差速器
為提高汽車在壞路上的通過能力，某些越野汽車及高級轎車上裝置防滑差速器。防滑差速器的特點是，當一側驅動輪在壞路上滑轉時，能使大部分甚至全部轉矩傳給在良好路面上的驅動輪，以充分利用這一驅動輪的附著力來產生足夠的驅動力，使汽車順利起步或繼續行駛。為實現上述要求，最簡單的方法是在對稱式錐齒輪差速器上設定差速鎖，使之成為強制止鎖式差速器。當一側驅動輪滑轉時，可利用差速鎖使差速器鎖死而不起差速作用。
防滑差速器能夠克服普通錐齒輪式差速器因轉矩平均分配給左、右輪而帶來的在壞路面（泥濘、冰雪路面等）上行駛時，因一側驅動輪接觸泥濘、冰雪路面而在原地打滑（滑轉），另一側在好路面上的驅動輪卻處在不動狀態使汽車通過能力降低的缺點。這是因為與泥濘、冰雪路面接觸的驅動輪與路面的附著力減少，路面對半軸作用有很小的反作用轉矩，結合對稱式錐齒輪差速器具有轉矩平均分配的特點，這使處在好路面上的驅動輪所得到的轉矩只能與處於壞路面上的驅動輪轉矩相等，於是兩者的合力不足以克服行駛阻力，汽車便停止不動。
根據結構特點不同，防滑差速器有強制鎖止式、高摩擦式和自由輪式3種。其中，高摩擦式中又有摩擦片式自鎖差速器、托森差速器、蝸輪式差速器、滑塊凸輪式差速器和粘性聯軸器式差速器5種。
”托森“差速器是美國格里森公司生產的轉矩感應式差速器，即差速器可以根據其內部差動轉矩的大小而決定是否限制差速器的差速作用。在結構上巧妙地利用渦輪蝸桿傳動的不可逆原理而設計。作為一種新型差速機構，托森差速器以其獨特的優越性能在各種汽車上得到廣泛套用。
雙蝸桿差速器
雙蝸桿差速器是2014年國內新發明的產品，特點是將兩個相互嚙合的蝸桿傾斜安裝於轉子中，兩個蝸桿軸端分別與兩側的輸出軸相連線，連線可用齒輪連線或萬向節連線，齒圈安裝於轉子上，整體由軸承固定於殼體，動力源由齒圈輸入，兩側輸出軸輸出動力。
兩個蝸桿採用小的導程角，導程角的大小決定自鎖的程度，蝸桿與渦輪傳動中，都是蝸桿主動，渦輪從動，兩個蝸桿相嚙合，相當於都是彼此的渦輪一樣，導程角小到一定程度時，兩個蝸桿會產生互鎖，只有兩側同時施加扭力時才能轉動，所以這就是能自鎖的原因，而又不影響差速行駛。
若用在中央差速器，兩個蝸桿節圓直徑調整，可使前後輸出不同的扭矩，就像托森差速器那樣前後動力40:60分配。
優點是體積小，加工簡單，成本低，全面解決全時四驅。
LSD系統
說起AWD轎車驅動系統人們不能不想到奧迪Quattro，正是奧迪的大膽創新並義無反顧才使得越來越多的人們享受到AWD帶來的駕駛樂趣，而奧迪Quattro AWD的核心正是Torsen LSD差速器系統，誰能想到電子部件橫行的今天它還保持著機械的清純。
Torsen托森B型差速器
Torsen托森B型差速器每輛汽車都要配備有差速器，我們知道普通差速器的作用：第一，它是一組減速齒輪，使從變速箱輸出的高轉速轉化為正常車速；第二，可以使左右驅動輪速度不同，也就是在彎道時對里外車輪輸出不同的轉速以保持平衡。它的缺陷是在經過濕滑路面時就會因打滑失去牽引力。而如果給差速器增加限滑功能就能滿足轎車在惡劣路面具有良好操控性的需求了，這就是限滑差速器(Limited Slip Differential，簡稱LSD)。全輪驅動轎車AWD系統的基本構成是具有3個差速器，它們分別控制著前輪、後輪、前後驅動軸扭矩分配。這3個差速器不只是人們常見的簡單差速器，它們是LSD差速器，帶有自鎖功能以保證在濕滑路面輪胎髮生打滑時驅動輪始終保持有充足的扭矩輸出從而在惡劣路況獲得良好的操控。世界上的LSD差速器有好幾種形式，今天我們就來看看Torsen自鎖差速器系統。
Torsen這個名字的由來取自Torque-sensing Traction——感覺扭矩牽引，連品牌名稱都是從牽引力控制中得來的，夠專業吧！
Torsen核心繫統
在彎道行駛沒有車輪打滑時，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，這一方向動力傳輸暢通無阻。
Haldex多片離合中央差速器
Haldex多片離合中央差速器當左側車輪出現打滑時，傳統差速器將會把動力傳輸到左輪，使發動機動力再大也只能白白消耗。而托森差速器就不同了，此時快速旋轉的左側半軸將驅動左側蝸桿，並通過同步嚙合齒輪驅動右側蝸桿。
Torsen差速器用在全時四驅系統上，牽引力被分配到了每個車輪，於是就有了良好的彎道、乾/濕路面駕駛性能。托森中央差速器確保了前後輪均一的動力分配。如輪胎遇到冰面等摩擦力缺失的路面時，系統會快速做出反應，大部分的扭矩會轉向轉速慢的車輪，也就是還有抓地力的車輪。
托森差速器的鎖止介入沒有時間上的延遲，也不會消耗總扭矩數值的大小，它沒有傳統鎖止差速器所配備的多片式離合器，磨損非常小，可以實現免維護。
但是托森差速器還有兩個難以解決的問題，一是造價高，所以一般托森差速器都用在高檔車上；二是重量太大，裝上它後對車輛的加速性是一份拖累。
它作為一種主流的差速器用在汽車上時間也超過了20年。不過由於它的機械穩定性很出眾，多年以來發展並不快，2011年只發展到第三代“托森C”。新的C代托森差速器普遍用在了奧迪B7代的RS4、S8和Q7的“Quattro”全時四驅系統上。新的托森中央差速器最大的變化是前後扭矩分配比一般控制在40:60,前軸扭矩比重可在15%到65%之間變動，後軸扭矩比重可在35%到85%之間變動。
作為最主要的四驅轎車生產商，奧迪一直在堅持使用托森差速器，除了A3和TT之外，其他所有奧迪車的“quattro”使用的都是托森中央差速器。但是托森差速器並不是只用在奧迪車上，使用托森差速器的公司越來越多，有福特、通用、豐田、馬自達、路虎、大眾以及雷克薩斯等公司。只是前、後、中央的使用位置不同，用的也不是同一代。
總之，托森差速器是一個很精密很富創造力的發明，它一直保持著純機械的特質。在各大汽車廠商迅速、不斷推出各種電子設備裝置的今天，它卻能一直保持著在很多方面的領先，這不得不讓我們對“托森差速器”以及它的設計師充滿敬佩。
TORSEN LSD 是根據蝸輪蝸竿原理實現限制滑動的,其限制程度隨相對轉動的增加而增加，因此被稱為TORQUE SENSING(扭矩感應). 托森差速器主要由蝸桿行星齒輪，差速器殼體，前輸出軸和後輸出軸四套大部件組成。發動機輸出的動力直接用來驅動托森差速器的殼體（圖中的動力輸入齒輪與殼體相連），殼體的轉動會帶動三組蝸桿行星齒輪轉動，行星齒輪與殼體之間是由直齒連線的，與前後輸出軸之間是由蝸桿連線的。這樣動力可以順利的通過行星齒輪分配給前後輸出軸從而能夠驅動前後車橋。正是因為行星齒輪的蝸桿設計，讓它具備了一個自鎖死功能。一旦某一車輪遇到較大阻力時，托森差速器會向這個車輪傳輸更大的動力。
TORSEN LSD 是根據蝸輪蝸桿原理實現限制滑動的，其限制程度隨相對轉動的增加而增加,因此被稱為TORQUE SENSING(扭距感應).
-Torsen的核心
從Torsen差速器的結構視圖中我們可以看到雙蝸輪、蝸桿結構，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，正是這一特性限制了滑動。
當右側車輪打滑時，蝸輪蝸桿組件發揮作用，如是傳統差速器將不會傳輸動力到左輪。對於Torsen LSD差速器，此時快速旋轉的右側半軸將驅動右側蝸桿，並通過同步嚙合齒輪驅動左側蝸桿，此時蝸輪蝸桿特性發揮作用。當蝸桿驅動蝸輪時，它們就會鎖止，左側蝸桿和右側蝸桿實現互鎖，保證了非打滑車輪具有足夠的牽引力。
托森差速器
托森差速器Torsen的特點
- Torsen的特點
Torsen差速器是恆時4驅，牽引力被分配到了每個車輪，於是就有了良好的彎道、直線(乾/濕)駕駛性能。Torsen自鎖中心差速器確保了前後輪均一的動力分配。任何速度的不同，如前輪遇到冰面時，系統會快速做出反應，75%的扭矩會轉向轉速慢的車輪，在這裡也就是後輪。
Torsen LSD系統
Torsen LSD系統Torsen差速器可以與任何變速器、分動器實現匹配，與車輛其它安全控制系統ABS、TCS(Traction Control Systems，牽引力控制)、SCS(Stability Control Systems，車身穩定控制)相容。Torsen差速器是純機械結構，在車輪剛一打滑的瞬間就會發生作用，它具有線性鎖止特性，是真正的恆時四驅，在平時正常行駛時扭矩前後分配是50∶50。缺點是它的價格很貴。
Torsen
- 今天Torsen已經生產到了第3代
Torsen新一代也就是第3代T-3差速器是理想的中間差速器。T-3仍然在行星齒輪外圈使用了蝸輪式齒輪，但它的結構更加緊湊，外觀尺寸也更小，正常情況下的扭矩分配是50∶50，T-3前後的扭矩分配從65∶35到35∶65線性分配。 T-3雙差速器系統可以直接提供前左、前右、後輪3向扭矩輸出，非常適合於以前驅為基礎的AWD車型。
作為最主要的四驅轎車生產商，奧迪一直在堅持使用Torsen差速器。使用Torsen差速器用於AWD車型的公司越來越多，有福特、通用、奧迪、豐田和大眾等公司。在今天這個電子的時代，純機械系統以它的牢固可靠性而保持著獨有的位置。
ELSD系統
電子控制防滑差速器（electronic limitedslip differential） 簡稱ELSD。傳統防滑差速器在提高汽車驅動性能，改善汽車行駛穩定性與安全性的同時，也表現出其自身的不足，如使汽車油耗增加、不能與電子穩定程式（ESP）及制動防抱死系統（ABS）協同工作等，因此出現了電子控制防滑差速器。電子控制防滑差速器在中高級轎車及SUV車上套用越來越廣，是提高汽車主動安全性的重要總成。
電子控制防滑差速器可分為主動防滑差速器和四輪驅動防滑差速器。
主動防滑差速器 包含濕式差速器（V-TCS）和主動防滑差速器（LSD）。濕式差速器是根據驅動輪的滑移量，通過電子控制裝置來控制發動機轉速和汽車制動力進行工作；或按照左、右車輪的轉速差來控制轉矩，並與制動器相結合最優分配驅動輪驅動力。主動防滑差速。
檢修方案
1．差速器殼不能有任何性質的裂紋，殼體與行星齒輪墊片,差速器半軸齒輪之間的接觸，應光滑無溝槽；若有輕微溝槽或磨損,可修磨後繼續使用，否則應予更換或予以修理。
2．差速器殼上行星齒輪軸孔與行星齒輪輪軸的配合間隙不得大於0.1-0.15mm,半軸齒輪軸頸與殼孔的配合為間隙配合，應無明顯松曠感覺,否則應予更換或修理。
開放式
開放式差速器最為常用，其能向左右兩驅動半軸分配同等大小的扭矩。車輛直線行駛時，左右車輪受力相等，兩半軸齒輪不存在轉速差，所以行星齒輪不發生自轉，主減速器從動齒圈相當於直接驅動兩半軸齒輪。半軸齒輪通過驅動半軸與車輪相連，因此實質上經過一系列動力傳遞過程後，車輪得到了和主減速器從動齒圈相同的轉速。車輛轉彎時，外側車輪希望能夠獲得比內側車輪更高的轉速，此時行星齒輪介入，在維持扭矩傳遞的同時允許兩半軸齒輪出現輕微的轉速差。
法士特差速器-寧強山里人
法士特差速器-寧強山里人開放式差速器的缺點：如果一側的半軸齒輪相對另一側靜止不動，那么輸入差速器的所有動力都將被分配給阻力較小的車輪上。這就是為何當車子一側車輪在冰面上，另一側在附著力良好的路面上時大腳加油，冰面一側的車輪拚命打滑，而附著力良好的路面上的車輪卻紋絲不動的原因。此時車輛根本動彈不得，因為引擎所有的動力都被輸送到了阻力最小的——即處在冰面上的那個車輪上。
如果是一輛前後軸都使用開放式差速器的四輪驅動車輛，在越野時遇到單個前輪或後輪離地的狀況，是沒有脫困可能的。差速器會賣力的驅動懸空車輪空轉，而留在路面上的車輪則不會得到任何驅動力
