差速器总成包含以下核心部件[2] :
行星齿轮:安装在十字轴上,与半轴齿轮啮合传递动力
半轴锥齿轮:通过花键与驱动半轴连接,单侧齿轮数量为2个
冠状齿轮:与主动齿轮形成主减速器,常见齿数比为4.10:1
差速器壳体:承载齿轮组并连接传动轴的法兰结构
后桥壳体内设有独立轴承支撑系统,保证壳体旋转时齿轮组的轴向定位精度。混合动力车型的差速器通常集成在后驱系统前端,与电机输出轴直连[3] 。
根据行驶状态呈现两种工作模式:
直线行驶主动齿轮带动冠状齿轮同步旋转,行星齿轮仅作公转运动,左右半轴齿轮获得等量扭矩。车速达到80km/h时,齿轮组转速可达2500rpm[2]。
转向工况行星齿轮产生自转运动,外侧半轴齿轮转速增量Δω=行星齿轮自转转速。以转弯半径10m的车辆为例,外侧车轮转速较内侧提升15%-20%[2]。此时差速器维持轮胎纯滚动状态,减少摩擦损耗约30%[3]。
齿轮类型
圆锥齿轮式(Bevel Gear):传动效率92%-95%[2]
行星齿轮式:轴向尺寸较传统结构缩减40%[1][2]
扭矩分配特性
对称式:左右扭矩分配比1:1
不对称式:最大分配比可达3:1[2]
开式差速器在单侧车轮打滑时,99%扭矩将传递至低附着力车轮,导致牵引力损失。冰雪路面爬坡工况中,车辆脱困能力下降60%。
限滑差速器(LSD)通过预紧弹簧或液压活塞施加轴向力,摩擦片组可提供500-1500N·m的锁止力矩。托森差速器的转矩比范围可达2.5:1-6:1[2]。
锁式差速器采用牙嵌式离合器实现机械锁止,前后桥扭矩分配强制锁定为50:50,适用于岩石攀爬等极端越野场景[2]。
锁紧系数K:差速器内摩擦力矩与输入扭矩比值,开式差速器K≈0.05-0.15[2]
转矩比(Bias Ratio):限滑差速器高低附着力侧扭矩比,粘性联轴器式可达5:1[2]
主减速比:冠状齿轮与主动齿轮齿数比,卡车常用6.17:1,轿车多采用3.73:1[2]
现代四驱系统通过轴间差速器分配前后桥扭矩,例如奥迪Quattro的托森差速器可在70:30至15:85间动态调整分配比例[2] 。