差速器(英語:Differential)的發(fā)明,是因為在汽車于轉(zhuǎn)彎時,外側(cè)輪子走的路徑要比內(nèi)側(cè)輪子走的路徑要大,所以如果汽車想順暢和精確的轉(zhuǎn)彎,便需要一個裝置能夠轉(zhuǎn)換和允許內(nèi)外側(cè)車輪以不同的速率進行旋轉(zhuǎn),從而以不同的轉(zhuǎn)速來彌補距離的差異。最早的差速器發(fā)明于中國的指南車上,用來給人偶提供動力,在此同時古希臘也有出現(xiàn)類似的物品,但到了工業(yè)時代的汽車通用后才大量出現(xiàn),動力也反向從引擎輸出給輪子。
結(jié)構(gòu)及原理
紅黃軸均有阻力行星齒輪不動
普通的差速器內(nèi)部是一種行星齒輪機構(gòu),其中包括兩個行星齒輪和兩個與傳動軸相連的半軸齒輪,這四個齒輪配置在差速器的一個內(nèi)部殼體內(nèi),并且相互之間互相咬合在一起,每個齒輪都咬合著另外兩個齒輪(每個半軸齒輪都咬合兩個行星齒輪,而每個行星齒輪又咬合兩個半軸齒輪),所以只要其中一個齒輪轉(zhuǎn)動,勢必會牽動其他三個齒輪一同轉(zhuǎn)動,而其中一個半軸齒輪朝某個方向轉(zhuǎn)動時,另外一側(cè)的半軸齒輪勢必會向反方向旋轉(zhuǎn),這個現(xiàn)象可以通過實驗證明,當把車輛的兩個驅(qū)動輪懸空,轉(zhuǎn)動一側(cè)的車輪向一個方向旋轉(zhuǎn)勢必會使另一側(cè)的車輪往反方向旋轉(zhuǎn)。
左邊卡住時行星齒輪開始轉(zhuǎn)動
當汽車與直線行駛的情況下,由于左右兩邊的驅(qū)動輪受到的阻力大致相同,從引擎輸出軸(即差速器的輸入軸)會帶動左右兩邊的半軸齒輪,此時由于兩邊所受阻力一致,因此中間的兩個行星齒輪跟著兩邊的半軸齒輪轉(zhuǎn)動而不產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。當車輛進行轉(zhuǎn)彎時,由于一側(cè)車輪行駛的距離會比另一側(cè)的要短,即使得產(chǎn)生的阻力變得比另一側(cè)要大,這就意味著行星齒輪轉(zhuǎn)動這一側(cè)車輪時會更加費力,這個平衡遭到破壞,迫使行星齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn),使外側(cè)車輪轉(zhuǎn)速加快,從而使車輛得以順暢的轉(zhuǎn)彎。
缺點
由于差速器允許兩側(cè)車輪以不同的速度進行旋轉(zhuǎn),那么當車輛驅(qū)動輪有一側(cè)打滑時,或因劇烈駕駛導致一側(cè)車輪產(chǎn)生離地時,因為差速器的等扭矩作用,全部的動力會傳送到那個打滑的半軸上,使得打滑一側(cè)的車輪飛快旋轉(zhuǎn),而另一側(cè)車輪失去驅(qū)動力 ,這樣會令車輛陷入困境并且失去可操控性。
雖然差速器解決車輛轉(zhuǎn)彎困難的問題,但是對于有越野需求或者有競技要求的車輛來說,無法限制打滑會損失車輛的通過性和操控性,所以便需要限滑差速器(Limited Slip Differential)和差速鎖,來應對車輛競賽及越野的需求。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖