譯文

差速器是所有四輪車不可或缺的組成部分，發明于幾個世紀前，也被認為是人類有史以來最天才的發明。本文将帶大家了解它的工作原理，以及為什麼汽車都需要它。

引擎通過傳動軸來驅動車輪。能夠獲得動力并驅動車輛前進的車輪，叫驅動輪。差速齒輪的主要功能，就是允許它們在接收動力的同時，兩者之間能夠有轉速差。

仔細觀察下圖的正在轉彎的車輪，很明顯左輪的行駛距離比右輪更長。

這就意味着左輪的轉速相比右輪更快。如果它們通過實心軸連接，轉彎時車輪就會打滑。于是差速器就派上用場了。差速器中精巧的機構允許左右車輪接收動力的同時，以不同的速度旋轉。

差速器的結構

下面通過簡化示意圖，來逐步了解差速器如何實現這個操作。引擎動力通過行星輪傳遞至齒圈。齒圈與差速輪相連。

差速輪位于差速器中心位置，它的運行模式值得細說。差速輪有兩種自由旋轉模式：一種是以齒圈平面中心的垂線為旋轉中心進行公轉，一種是自轉。

差速輪與兩側半軸齒輪齧合。你會發現不論是差速輪還是半軸齒輪，都是錐形齒的。動力在傳動軸和車輪之間的傳遞過程是這樣的：首先，傳動軸将動力傳遞到行星輪，由于行星輪和齒圈是齧合的，動力會傳遞到齒圈。齒圈又與差速輪齧合，于是動力傳遞至差速輪。最終動力從差速輪傳遞到兩側半軸齒輪。

差速器工作原理

現在讓我們來看看，在各種行駛工況下，差速器是如何處理半軸齒輪之間的轉速差的。

車輛直行

此時差速輪随齒圈進行公轉，不自轉。所以差速輪會推動兩側半軸齒輪同步轉動。簡單講，當車輛直行時，差速輪-半軸齒輪總成作為一個固體單元運轉。

車輛右轉

現在讨論車輛右轉的情況。差速輪在此時扮演了重要角色。在随着齒圈公轉的同時，它将開始自轉。因此，差速輪此時是組合旋轉，這麼做會産生什麼效果？

在齧合狀态下，半軸齒輪的轉速和差速輪的公轉速度是一樣的。理論上講，兩組齒輪的節線速度相同。當差速輪公轉 自轉時，左側半軸齒輪的轉速是差速輪公轉與自轉速度之和。但在右側，半軸齒輪的轉速是差速輪公轉與自轉速度之差，因為差速輪自轉方向與右側半周齒輪的轉動是相反的。這一過程在下圖中演示得很清楚。這意味着左側半軸齒輪的轉速相比右側半軸齒輪更快。這件就是差速器處理左右驅動輪轉速差的方式。

車輛左轉

當左轉時，右輪的轉速更快。與左轉相比，差速輪的自轉方向是相反的，所以右側半軸齒輪的轉速會更快。

應用更多的差速輪

為了承載更大的負荷，通常會增加一個差速輪。注意，為了讓齒輪正常轉動，增加的差速輪轉動方向會與之前的差速輪相反。四個差速輪的布局應用于重型車輛。在此情況下，差速輪分别位于十字插銷的四端，并且可以自由地獨立旋轉。

差速器的其他功能

除了允許驅動輪之間有轉速差，差速器還有兩個功能。一個是行星齒輪組的減速傳動功能。齒圈的齒數是行星輪的4-5倍，如此大的齒比會降低齒圈的轉速。由于行星輪和齒圈的功率相同，這樣的減速傳動，會成倍放大齒圈輸出的扭矩。

你也注意到了齒圈的特點，它們都是準雙曲面齒輪。這種齒輪相比其他類型的齒輪副擁有更大的接觸面積，确保了齒輪轉動的平順。

差速器的另一個功能是可以垂直傳輸動力。

标準差速器的缺陷

本文提到的差速器被稱之為開放式差速器，或者标準差速器。它的功能是允許驅動輪之間有轉速差。但它有一個很大的缺陷。假設車輪有一側駛入濕滑路面，失去了牽引力。

這種情況下，标準差速器會将絕大部分動力輸送到打滑的車輪，于是車輛無法移動。

為了解決這個問題，就需要引入限滑差速器。可以參考我之前的譯文。