4.4 差速器用于调整左右转速

关于轮胎的讲解到这里就告一段落了。下面我想介绍一下作用于后轮驱动车后轮上的差速器装置*2

*2 差速器设置在车轮上。在前轮驱动车中它位于前轮,在4轮驱动车中前轮和后轮都有。

汽车转向时,后轮驱动车的后轮跟在能够改变方向的前轮后面,它无法像前轮一样变向至转向方向,通常是保持直线行驶。在这种情况下汽车仍能顺利转向,就是因为配备了差速器装置。

如果说在汽车转向时最重要的装置是转向装置,那么差速器则是次重要的装置。假如没有差速器,驾驶员绕的弯就比预想的大,也就无法顺利转向。

日语中把差速器称为差动装置,但其含义很难解释。“差动”一词来自于“改变左右车轮的转速使其有所差别”这一功能。在汽车转向时,差速器用于改变左右车轮的转速,使里侧转速慢,外侧转速快。

在第3章中我讲过,差速器具有将发动机的旋转力转化为驱动力并均匀传递至左右车轮的功能。差速器的伟大之处就在于它能够担任两个角色。

接下来我将详细解释这一装置是如何改变左右转速的。这一部分有些复杂,如果您觉得难可以直接跳过不读。您只需记住:正是因为差速器上有差动的结构,汽车才能顺利转向,也能在转向的同时加速。

首先,大前提是左右驱动轮并不是由1根车轴连在一起的。差速器位于左右驱动轮之间,组合了几个齿轮,并将发动机的旋转力传递到左右轮胎。通过改变差速器上齿轮的啮合和组合,起到“传递驱动力”和“差动”的作用。

在第3章中我讲过,发动机的旋转力经由万向节传递至差速器(照片4.2)。万向节的前端有伞齿轮,旋转力从伞齿轮传递到差速器的大齿轮——内齿圈上(图4.6)。

差速器的一种

照片4.2 差速器的一种
※照片由加特可提供

直线行驶时差速器的状态

图4.6 直线行驶时差速器的状态
※上下的小齿轮不转动

在差速器中,四个伞齿轮面对面互相啮合。其中,上下两个是小齿轮,左右两个是半轴齿轮

当汽车直线行驶时,差速器内的整个齿轮组合(小齿轮和半轴齿轮)与内圈齿轮一起转动,将发动机的旋转力均匀传递到左右车轮。

当汽车开始转向时,在内齿圈上的齿轮中,左右的半轴齿轮的转速开始变化。这是因为转向时内侧轮胎的转速与外侧轮胎的转速不同。

驾驶员转动方向盘改变了前轮的方向,当汽车接近转角处时,后轮不得不跟随前轮,左右轮胎一起沿着转角转动。此时内侧车轮和外侧车轮的转动半径不同,内侧车轮转小弯,外侧车轮转大弯,这就导致了左右车轮的转速是不同的。

左右车轮转速的不同传递到了与半轴齿轮垂直啮合的小齿轮上。正是因为左右(内外)车轮转速不同,才使得上下的小齿轮开始互相逆向转动(图4.7),或者说“被迫开始逆向转动”。这样一来,差速器就吸收了左右车轮的转速差。

右转向时差速器的状态

图4.7 右转向时差速器的状态
※左右车轮的移动距离不同使得上下的小齿轮开始转动。右侧车轮转速慢,左侧车轮转速快)

小齿轮一边上下逆时针旋转(自转),一边与内齿圈一起公转。因为是在进行公转,所以发动机的旋转力,即驱动汽车前进的力仍能传递到左右车轮。当汽车直线行驶时,小齿轮不转动(自转),只公转。

虽然在转向时内外车轮的转速不同,但推动汽车前进的力仍能均匀地传递到左右车轮。这样一来,帮助汽车顺利转向的“差动”功能就实现了。您明白了吗?

如果没有差速器的差动功能,负责将驱动力传递到路面的后轮只能一直以左右相同的转速向前行驶。即使前轮改变了方向,后轮也会继续推动汽车直线行驶,使驾驶员在转向时绕一个比预想大很多的弯,也就无法顺利转向*3。差速器的差速功能是由发明了汽车的卡尔•本茨想出来的。

*3 如果您想不使用差动而是想随心所欲地转向时,还可以用一种叫做漂移行驶的方法。本章的专栏会介绍这个方法。

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