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差速器与锁止差速器

 李刚刚b 2017-12-13

正常情况下,汽车行驶所需要的驱动力由与路面接触的驱动桥的两个车轮提供。在此过程中,两个车轮的转速必须减小,以产生更大的转矩。同时,为了使车辆能够实现曲线行驶,两个车轮还必须可以以不同转速转功。因此要通过差速器实现转矩的分配,它可以通过把转矩平均分配给两根半轴的方式实现转速的平衡。大部分行星齿轮式的差速器采用锥齿轮传动,使静传动比i=-1。这种设计的最早的草图来自达芬奇。

差速器与锁止差速器

大多数锥齿轮的啮合很笨重,但成本较低。这种差速器在差速工作时的传动效率较低,然而其锁止作用较小。

差速器与锁止差速器

通过差速器分配转矩的问题在于,当一个车轮受载明显减小或者停在附着系数较小的路面时,它只能部分地或者根本不能传递转矩。另一侧车轮也只能获得减小了的转矩,但其实它应该能传递更大的转矩。这样就使车辆的驱动性能明显下降。为了避免这种情况,产生了一种所谓的差速器锁,可以限制车轮的转速平衡。

最简单的是采用牙嵌离合器,两侧的输出可以直接连接,按照需求嵌人。但这会影响车辆的弯道行驶性能,并使车桥过度张紧。

一种更好的解决方案,可以按照需求自动地部分限制转速平衡,附着性能好的车轮,可以分得更多的转矩,从而有更好的驱动性能。这种系统工作的基础是转速差异(如Haldex差速器或转矩的敏感性(如托森差速器)。转矩的差异与主减速器从动齿轮转矩的比值被称为差速器的锁止率。

差速器与锁止差速器

Haldex差速器

差速器与锁止差速器

托森差速器

这种系统除了可以改善驱动性能,还会对行驶动力学产生影响。

如果同一车桥上得两个车轮上所分配的驱动力矩不相等,那么这两个车轮上所受到的纵向力就会使车辆产生一个绕通过车辆重心的垂直方向的轴的旋转力矩,这也被称为偏驶力矩,这需要车辆上的行驶动力学调节系统施加转向作用或独立车轮的制动作用,使车轮处产生侧向力,来平衡这个偏驶力矩。在平常的弯道行驶中,驱动力矩会从外侧转速较快的车轮上分配到内侧转速较慢的车轮上,从而产生一个朝向弯道外侧的偏驶力矩,这会使车辆稳定,但损害了车辆的灵活性。

只有在高的横向速度和高的驱动力矩下,自锁差速器才会对横向动力学性能有促进,可以允许有高的弯道速度。

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