大家可能都聽說過限滑差速器，比如寶馬的牽引力控制系統(tǒng)中，就包含了這種裝置，但其中原理可能就不太了解了。這篇譯文把它的運(yùn)行過程講得通俗易懂，值得一讀。

簡單來說，限滑差速器（LSD）是用來解決汽車兩側(cè)驅(qū)動輪之間牽引力差的裝置。

腦補(bǔ)一下這個(gè)場景：當(dāng)一輛配備開放式差速器的車輛直行時(shí)，一側(cè)驅(qū)動輪行駛在牽引力良好的路面上，另一側(cè)則在濕滑路面上。在開放式差速器中，左右車軸的旋轉(zhuǎn)是完全獨(dú)立的。當(dāng)一側(cè)車輪行駛到濕滑路面上，開放式差速器會使其極速旋轉(zhuǎn)，而牽引力良好一側(cè)的車輪則幾乎靜止不動。這樣一來，絕大部分動力都給了打滑的車輪，有抓地力的車輪卻幾乎得不到動力，于是汽車就無法前進(jìn)。

解決辦法之一，就是限制左右車軸之間的獨(dú)立或者相對運(yùn)動——限滑差速器就此派上用場，其中最常見的類型是離合式限滑差速器。

限滑差速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

首先我們來看看限滑差速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么。

開放式差速器的基礎(chǔ)元件如下圖所示，它由行星齒輪、齒圈、差速箱、差速輪和半軸齒輪構(gòu)成。

▲注解：行星齒輪和齒圈用于將引擎的動力傳遞到差速箱中；差速箱內(nèi)的差速輪的作用，是允許左右車軸之間有轉(zhuǎn)速差；左右各有一個(gè)半軸齒輪，用于驅(qū)動車軸。

除了這些基礎(chǔ)元件，限滑差速器在半軸齒輪和差速箱殼體之間添加了一組摩擦片和壓盤。摩擦片內(nèi)側(cè)有齒，與半軸齒輪的花鍵鎖死，所以摩擦片和半軸齒輪總是同步轉(zhuǎn)動。

▲注解：花鍵分內(nèi)外兩種，圓柱體外表面有鍵齒，就是外花鍵，內(nèi)表面有鍵齒，就是內(nèi)花鍵，兩者用于軸向固定

壓盤外沿有突起，嵌入差速箱殼體的凹槽中，所以壓盤與殼體同步轉(zhuǎn)動。

由于壓盤鎖定在殼體上，摩擦片鎖定在半軸齒輪上，整個(gè)離合器壓緊之后，離合器總成行動會猶如一個(gè)固體組件。或者說，差速箱的轉(zhuǎn)動直接傳遞到相應(yīng)的車軸上。

半軸齒輪之間裝有復(fù)位彈簧，而復(fù)位彈簧一直推動半軸齒輪，壓緊離合器。

錐型齒輪的分離作用：

你會注意到差速輪和半軸齒輪都是錐型齒的。而錐型齒有一個(gè)特點(diǎn)：當(dāng)扭矩通過錐型齒進(jìn)行傳遞，除了產(chǎn)生切向力，還會產(chǎn)生軸向力。后者會試圖把兩組齒輪分開。

半軸齒輪和車軸是兩個(gè)獨(dú)立的元件。半軸齒輪可做輕微的軸向移動。

所以，當(dāng)扭矩通過差速輪-半軸齒輪組進(jìn)行傳遞時(shí)，會有一個(gè)分力傳遞到離合器上——這個(gè)力會將離合器總成緊壓在殼體內(nèi)壁上。

限滑差速器的工作原理

回到最初的問題。當(dāng)一側(cè)車輪行駛在高牽引力路面，傳遞到該側(cè)車輪的扭矩也會更高。所以該側(cè)由錐型齒分離作用產(chǎn)生的軸向分力也會更大。于是，高牽引力側(cè)的離合器會被壓緊，直至鎖止。差速箱傳遞的動力會直接通過離合器總成傳遞到高牽引力側(cè)的車軸上。

另一方面，低牽引力一側(cè)的離合器并沒有嚙合，因此該側(cè)動力輸出受到限制。這樣一來，牽引力差的難題就得到了解決。

而在轉(zhuǎn)彎時(shí)，限滑差速器可以充當(dāng)普通差速器。此時(shí)錐型齒分離作用產(chǎn)生的軸向分力不算太大，所以離合器中的摩擦片可以輕松地克服摩擦阻力，從而產(chǎn)生彼此間的滑動，于是左右車輪之間像開放式差速器那樣可以保持一定的轉(zhuǎn)速差。

除了離合器式限滑差速器，還有托森差速器、錐型齒差速器、液壓鎖差速器等等，同樣能夠解決輪間牽引力差問題。

編譯｜休不眠

編譯自｜Learning engineer