汽车差速器的结构及工作原理综述

汽车差速器是一种重要的传动系统组件，用于允许车辆的两个驱动轮以不同的速度旋转，以适应转弯和路面条件的变化。

汽车差速器位置示意图

差速器的设计要求满足：（左半轴转速）+（右半轴转速）=2（行星轮架转速）。当汽车直行时，左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处于平衡状态；当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，差速器可以使左右车轮以不同转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。

1、汽车差速器结构

汽车发动机的动力经离合器、变速器、传动轴最后传送到驱动桥，再左右分配给半轴驱动车轮在这条动力传送途径上，驱动桥是最后一个总成，它的主要部件是减速器和差速器。

差速器由行星齿轮、行星轮架（差速器壳）、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。

差速器结构

汽车差速器主要是消除汽车在转弯时左右轮转速不一致而造成的机械干涉现象，如果没有差速器，就会因左右轮转速不一致而导致机械性损坏。

2、差速器工作原理

差速器是调整左右轮转速差的装置，其工作原理是将发动机输出扭矩一分为二的装置，允许转向时对左右车轮输出两种不同的转速。当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右车轮以不同转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。

差速器工作过程

当汽车直走时，两个行星齿轮只公转，不自转。根据力学原理，转弯时内侧车轮势必会转的慢些，此时驱动轴转速不变，行星轮此时一边绕半轴公转，一边自转。

差速器工作原理

汽车直线行驶时：传动轴过来的驱动力转向90°传递到从动锥环齿轮上，从动锥齿轮带动4个小齿轮一起旋转（和车轮旋转方向一样），并带动侧齿轮旋转，从而驱动车轮前进，左右两个驱动轮所遇到的阻力一样，中间4个小齿轮不自转。

汽车转弯时：左右车轮遇到的阻力就不同，左侧齿轮和右侧齿轮间就会产生阻力差，它便会使中间4个小齿轮在绕半轴旋转的同时还要产生自转，从而吸收阻力差，使左右车轮能够以不同的速度旋转，让汽车顺利转弯。

差速器作用示意图

3、差速器分类

差速器的结构型式有很多，但总体上可以分为两大类：对称式圆锥行星齿轮差速器和防滑差速器。

对称式圆锥行星齿轮差速器：对于大多数公路运输车辆，其行驶的路面较好，驱动车轮与路面的附着系数变化小，因此几乎都采用了此种差速器。其结构简单、工作平稳可靠、制造方便；

防滑差速器（Limited Slip Differential， LSD）：对于经常行驶在泥泞、松软土路等的越野车来说，为防止因某一侧驱动车轮滑移而陷车，则多采用此种差速器。

防滑差速器有强制锁止式、高摩擦式和自由轮式3种。其中，高摩擦式中又有摩擦片式自锁差速器、托森差速器、蜗轮式差速器、滑块凸轮式差速器和粘性联轴器式差速器5种，本文主要介绍托森差速器。

差速器分类

4、托森差速器

托森差速器（Torsen Differential）是一种特殊类型的差速器，它是根据其设计的原理和工作方式而得名的，最初由Gleasman和Gleasman公司（Torsen公司）开发和生产。Torsen这个名字的由来取自Torque-sensing Traction——感觉扭矩牵引，托森差速器采用一种基于齿轮的设计，以允许车辆的两个驱动轮以不同的速度旋转，同时提供了优秀的牵引力和稳定性。

托森差速器结构

说起AWD（"All-Wheel Drive"（全轮驱动））轿车驱动系统人们不能不想到奥迪Quattro，正是奥迪的大胆创新并义无反顾才使得越来越多的人们享受到AWD带来的驾驶乐趣，而奥迪Quattro AWD的核心正是Torsen LSD差速器系统。

Torsen差速器用在全时四驱系统上，牵引力被分配到了每个车轮，有良好的弯道、干/湿路面驾驶性能。托森中央差速器确保了前后轮均一的动力分配，如轮胎遇到冰面等摩擦力缺失的路面时，系统会快速做出反应，大部分的扭矩会转向转速慢的车轮，也就是还有抓地力的车轮。

托森差速器的工作原理

托森差速器是一种高度复杂和精密的差速器设计，造价昂贵，可以提供出色的牵引力和驾驶稳定性，常常用于高性能车辆、越野车辆和四驱系统中，因为它们提供了卓越的牵引性能和悬挂控制，适用于各种路况和驾驶条件。

总而言之，汽车差速器（Differential）是一个重要的传动系统组件，用于允许车辆的两个驱动轮以不同的速度旋转，以适应转弯和路面条件的变化，从而确保车辆的稳定性和操控性，并防止车辆发生扭曲或滑动。

通过优化差速器的设计和工作原理，可以实现更好的动力分配，防止轮胎打滑、车辆扭曲或不稳定，从而提高驾驶的舒适性和安全性，适应各种驾驶需求，包括正常行驶、转弯、越野和恶劣天气下的驾驶。此外，差速器的研究还有助于提高燃油效率和降低对环境的不良影响，促进汽车工程的进步和创新。