汽車在拐彎時車輪的軌線是圓弧,如果汽車向左轉(zhuǎn)彎,圓弧的中心點在左側(cè),在相同的時間里,右側(cè)輪子走的弧線比左側(cè)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(zhuǎn)速來彌補距離的差異。
構(gòu)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(fā)動機的動力經(jīng)傳動軸進(jìn)入差速器,直接驅(qū)動行星輪架,再由行星輪帶動左、右兩條半軸,分別驅(qū)動左、右車輪。差速器的設(shè)計要求滿足:(左半軸轉(zhuǎn)速)+(右半軸轉(zhuǎn)速)=2(行星輪架轉(zhuǎn)速)。當(dāng)汽車直行時,左、右車輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài),而在汽車轉(zhuǎn)彎時三者平衡狀態(tài)被破壞,導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小,外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。
安全性好,不會損壞車輛。缺點:需要ABS和EBD系統(tǒng),造價昂貴;在嚴(yán)酷的越野環(huán)境下,電子產(chǎn)品的可靠性不如機械產(chǎn)品;單側(cè)車輪的驅(qū)動力,不如鎖止式差速器的大。
差速器的這種調(diào)整是自動的,這里涉及到“最小能耗原理”,也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。例如把一粒豆子放進(jìn)一個碗內(nèi),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(zhuǎn)彎時也會自動趨向能耗最低的狀態(tài),自動地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。
當(dāng)轉(zhuǎn)彎時,由于外側(cè)輪有滑拖的現(xiàn)象,內(nèi)側(cè)輪有滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,兩個驅(qū)動輪此時就會產(chǎn)生兩個方向相反的附加力,由于“最小能耗原理”,必然導(dǎo)致兩邊車輪的轉(zhuǎn)速不同,從而破壞了三者的平衡關(guān)系,并通過半軸反映到半軸齒輪上,迫使行星齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn),使外側(cè)半軸轉(zhuǎn)速加快,內(nèi)側(cè)半軸轉(zhuǎn)速減慢,從而實現(xiàn)兩邊車輪轉(zhuǎn)速的差異。
驅(qū)動橋兩側(cè)的驅(qū)動輪若用一根整軸剛性連接,則兩輪只能以相同的角速度旋轉(zhuǎn)。這樣,當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向行駛時,由于外側(cè)車輪要比內(nèi)側(cè)車輪移過的距離大,將使外側(cè)車輪在滾動的同時產(chǎn)生滑拖,而內(nèi)側(cè)車輪在滾動的同時產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。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(輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等)而引起車輪的滑動。
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(zhuǎn)向困難、制動性能變差。為使車輪盡可能不發(fā)生滑動,在結(jié)構(gòu)上必須保證各車輪能以不同的角速度轉(zhuǎn)動。
軸間差速器:通常從動車輪用軸承支承在心軸上,使之能以任何角速度旋轉(zhuǎn),而驅(qū)動車輪分別與兩根半軸剛性連接,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。