差速锁

“汽车驱动桥上的锁止机构”一文谈及了具有自动锁止功能的差速器的基本原理。在实际应用中,这种锁止机构也称为差速锁。当一个驱动轮打滑时,用差速锁将差速器壳与半轴锁紧成一体,使差速器失去差速作用,可以把全部扭矩转移到另一侧驱动轮上。

差速锁形式多样,常见的有摩擦片式和锥形式。

摩擦片式差速器在两侧半轴齿轮背面加装了螺旋弹簧和摩擦片。摩擦片分主动片和从动片,是双面钢片,有内花键。主动片是没有摩擦衬面的钢片,它的外缘有凸耳插在差速器壳,因此锁定在壳体上;从动片有摩擦衬面,其内花键则与半轴齿轮花键相连,从动片以间隔形式插在主动片之间,组成一种具有离合器性质的摩擦片组件。

弹簧对半轴齿轮和摩擦片组件保持一定压力,压紧摩擦片从而将扭矩通过摩擦片组件传递给半轴。当汽车直线行驶,两侧半轴无转速差,主动片与从动片保持结合,传给差速器的扭矩平分两侧半轴。当汽车拐弯或者一边车轮打滑致使左右半轴转速不等,一侧半轴高于差速器壳转速,另一侧半轴低于差速器壳转速,于是主动片与从动片之间发生滑转,产生摩擦力矩,其大小与差速器的驱动扭矩成正比。在快转的半轴一边,摩擦力矩与驱动扭矩方向相反,减少了扭矩的传递;在慢转的半轴一边,摩擦力矩与驱动扭矩方向相同,驱动扭矩得以增加。

另一种形式是锥形式差速器,采用锥形摩擦元件将半轴齿轮锁定到差速器壳体上,两个锥体位于半轴齿轮和壳体之间,用花键与半轴齿轮毂相连。锥的表面摩擦系数大小足以抓住壳体,有弹簧对锥体保持压力,其工作原理与摩擦片式差速器是一样的。

两侧半轴扭矩可能相差的最大倍数 K 称为差速器的锁紧系数,它对汽车运行性能有直接影响。差速锁的效果是由锁紧系数确定的,乘用车典型的锁紧系数为25%-40%。锁住作用随输入扭矩、扭矩差值(自锁装置)的增大而增大。现代差速锁还采用电子控制形式来适应多变化的使用条件,例如在起步时锁紧系数较高,随着车速增加或接近牵引力极限时降低锁紧系数。有些汽车则安装有防滑传感器连到差速嚣壳体上,在制动时提供额外的无滑动保护。

车汇通
2003年5月30日

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