大家可能都聽(tīng)說(shuō)過(guò)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(guò)程講得通俗易懂，值得一讀。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，限滑差速器（LSD）是用來(lái)解決汽車(chē)兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪之間牽引力差的裝置。

腦補(bǔ)一下這個(gè)場(chǎng)景：當(dāng)一輛配備開(kāi)放式差速器的車(chē)輛直行時(shí)，一側(cè)驅(qū)動(dòng)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(kāi)放式差速器中，左右車(chē)軸的旋轉(zhuǎn)是完全獨(dú)立的。當(dāng)一側(cè)車(chē)輪行駛到濕滑路面上，開(kāi)放式差速器會(huì)使其極速旋轉(zhuǎn)，而牽引力良好一側(cè)的車(chē)輪則幾乎靜止不動(dòng)。這樣一來(lái)，絕大部分動(dòng)力都給了打滑的車(chē)輪，有抓地力的車(chē)輪卻幾乎得不到動(dòng)力，于是汽車(chē)就無(wú)法前進(jìn)。

解決辦法之一，就是限制左右車(chē)軸之間的獨(dú)立或者相對(duì)運(yùn)動(dòng)——限滑差速器就此派上用場(chǎng)，其中最常見(jiàn)的類(lèi)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(lái)看看限滑差速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么。

開(kāi)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(dòng)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(chē)軸之間有轉(zhuǎn)速差；左右各有一個(gè)半軸齒輪，用于驅(qū)動(dòng)車(chē)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(pán)。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(dòng)。

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

由于壓盤(pán)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(dòng)會(huì)猶如一個(gè)固體組件。或者說(shuō)，差速箱的轉(zhuǎn)動(dòng)直接傳遞到相應(yīng)的車(chē)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(dòng)半軸齒輪，壓緊離合器。

錐型齒輪的分離作用：

你會(huì)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(guò)錐型齒進(jìn)行傳遞，除了產(chǎn)生切向力，還會(huì)產(chǎn)生軸向力。后者會(huì)試圖把兩組齒輪分開(kāi)。

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

所以，當(dāng)扭矩通過(guò)差速輪-半軸齒輪組進(jìn)行傳遞時(shí)，會(huì)有一個(gè)分力傳遞到離合器上——這個(gè)力會(huì)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(wèn)題。當(dāng)一側(cè)車(chē)輪行駛在高牽引力路面，傳遞到該側(cè)車(chē)輪的扭矩也會(huì)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(huì)更大。于是，高牽引力側(cè)的離合器會(huì)被壓緊，直至鎖止。差速箱傳遞的動(dòng)力會(huì)直接通過(guò)離合器總成傳遞到高牽引力側(cè)的車(chē)軸上。

另一方面，低牽引力一側(cè)的離合器并沒(méi)有嚙合，因此該側(cè)動(dòng)力輸出受到限制。這樣一來(lái)，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(dòng)，于是左右車(chē)輪之間像開(kāi)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(wèn)題。

編譯｜休不眠

編譯自｜Learning engineer