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当我们扒开汽车内部，发动机、变速箱、车身结构这些“核心部件”被我们津津乐道，但有这么一位“黑暗骑士”守护着我们每一次驾车出行,它就是躲在在车底默默付出的差速器。 “转弯”遇见差速器 从第一辆双轮马车到公元前1世纪欧洲四轮马车出现，困扰马车工匠的不是马匹有多快、车身多豪华，而是如何让马车在快速转弯时更安全、更快捷。 他们发现：车轮安装在同轴上，转弯会导致内侧车轮卡死，甚至有翻车的风险。 如上图车辆转弯状态下，内侧车轮D、B要比外侧车轮A、C行驶路程短，车轮旋转圈速也少。设想一下：如果两侧车轮固定在同一根轴上转弯，两侧车轮转速无法同步，就会出现内侧车轮卡死，车辆翻车。 举个易懂的例子：我们在走路拐弯时，外侧脚跨的幅度一定大于内侧，同幅度迈步，你是无法拐弯的。 所以，无论是早期两轮马车还是具有前轮转向功能的豪华马车，它们两侧的车轮都是采用独立自转结构来满足车辆转弯时两侧车轮不同的旋转圈速。 馆藏四轮豪华马车，四个轮子独立旋转，避免转弯时两侧车轮转速不一致 直到19世纪蒸汽机车及内燃机车概念出现，马车上那套四轮独立旋转的“转弯技巧”还能应用吗？显然是不能的，因为没有马匹拉动的自驱车辆需要靠自身动力装置发力，再通过车轮传递动力。若仍旧使用四轮独立旋转设计，虽然能转弯，但无法驱动车辆了。 这时急需一种差速器（Differential）来满足自驱动车辆高难度需求：两侧车轮驱动车辆前进，哪怕转弯时两侧车轮在不同转速情况下也能有驱动力。 1769年库诺发明的蒸汽车，采用前轮单轮驱动，这是因为当时没有差速器实现双轮驱动，同时又能在过弯时两 与钟表师同病相怜 自驱动车辆的超高难度要求同样困扰着19世纪初的钟表业，机械钟表中的齿轮如何做到高精度？也是当时钟表匠朝思夜想的事。 19世纪的发明潮中不缺天才。1815年，法国巴黎一位年轻钟表匠佩克库尔（Onésiphore Pecqueur）运用自己天赋异禀的数学基础发明了“齿轮调节摆”，成功解决困扰机械钟表的精度不足问题，这位不到20岁的天才几乎颠覆了当时全世界钟表业。 1815年佩克库尔发明机械表差速调节摆，它与车辆差速器有异曲同工之妙 获得法国钟表业的最高评价后，佩克库尔在法国国立高等艺术学院任教，期间接触了许多“发明大咖”，特别是车辆概念设计师。热爱机械齿轮的佩克库尔开始向尚未解决的自驱动车辆转弯问题发起挑战。 接近一年的反复实验，佩克库尔制作出一个齿轮模型，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年4月25日，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。 佩克库尔差速器实验草图 佩克库尔差速器专利解析，灵感来自机械表内部齿轮结构 佩克库尔的发明被公认为现代差速器发展的第一步，只是佩克库尔的差速器在当时还不成熟，还需解决如何合理布局的问题。 只有一些敢于尝鲜的工作用蒸汽车使用了佩克库尔的发明，例如起重机蒸汽车和农用蒸汽车。这些蒸汽车通过复杂的齿轮连接动力源与差速器，体重超标、故障率高。 佩克库尔发明差速器后，消防蒸汽车使用了差速器（图中Differential部分），虽然成功实现双轮驱动和转弯安全，但过于繁琐、超重的传动结构不是差速器最理想的应用布局 从自行车上找灵感 步入19世纪下半叶，内燃机驱动逐渐成为可能，仍然不完善的差速器还需“大师指点”。 1876年，来自英国考文垂的自行车爱好者詹姆斯·斯塔利（James Starley）想到了自行车链条或许能帮上忙，他将自行车链条连接动力源和差速器，这样就能让车辆动力源和差速器的摆放位置更随意，也提升车辆的前后平衡性。 1877年，斯塔利重新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，让当时蒸汽车的载货能力和实用性有了质的飞跃。 詹姆斯·斯塔利的“链条驱动差速器”专利 使用斯塔利“链条传动差速器”的蒸汽货车，用链条连接前置蒸汽机和置于后轴的差速器，这样就能装载更多货物 成为灵魂：默默无闻的守护者 作为一名“自行车粉”，斯塔利改进了一辆三轮自行车，链条传动、双轮驱动，堪称当时世界上最快、过弯最稳定的三轮自行车。很快，这辆“极速三轮自行车”吸引了“汽车之父”卡尔·本茨的注意，并将“链条传动差速器”用到世界首辆公认汽车“奔驰一号”上。 馆藏1886年“奔驰一号”底盘，前方副轴上圆形物即差速器 如果大家仔细看 “奔驰一号”底盘，你一定会发现在它的副轴上有一个圆盘状的结构，这就是首个应用于内燃机汽车的差速器，传动方式即是采用斯塔利的链条驱动，只是卡尔·本茨没有采用真正的金属链条来连接动力源和差速器，而是采用白色传动带代替，效果相同。 卡尔·本茨的成功不单单是证明内燃机能充当动力源，在19世纪与20世纪交替时崛起的汽车制造商眼中，车底的差速器也是下阶段汽车进化的突破口。就在汽车发明之后短短10年内，差速器已成为世界汽车制造统一标准。
馆藏1907年凯迪拉克Model M底盘，同样采用“链条传动差速器” 继斯塔利之后的差速器改进者是雷诺汽车创始人路易斯·雷诺，他用驱动轴代替链条传递动力，这种方式能提供更好的动力响应，降低故障率，还能能省下不少乘坐空间给驾驶员和乘客享受。
馆藏1913年福特Model T，差速器上没有链条，因为它采用路易斯·雷诺更先进的驱动轴连接动力源和 来到福特T型车为代表的汽车量产时代，差速器都已使用路易斯·雷诺改良后的传动轴差速器，差速器与汽车其他部件的协同合作同样步入成熟的量产时代和多样化时代。 当汽车需要非铺装路面行驶及赛道竞速时，能限制单侧车轮打滑的限滑差速器诞生；当汽车需要挑战自然越野穿越时，适应极端环境的差速锁和中央差速器随之而来。在汽车发展的关键节点，差速器从未缺席。
我们不妨打开隐藏在车底的差速器外壳，伴着润滑油的“脏兮兮”齿轮组，却凝聚了佩克库尔、斯塔利及诸多后继 192年接近两个世纪的历程，让差速器已不是由齿轮组成的冷冰冰的机械结构，两位先行缔造者和后继者们从发明的那一刻便赋予它默默守护的使命。 没有差速器，“奔驰一号”的诞生或许还将晚一些。没有差速器，人类百年出行或将充斥风险。没有差速器，伟大的传奇机器也不复存在。 车轮滚滚向前，随着今天电动汽车和新能源汽车的普及，在更加智能化的汽车上差速器还会继续肩负行走灵魂的使命吗？ |
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