1 限滑差速器概述
差速器是汽車(chē)驅動(dòng)橋的重要零部件之一，如圖1所示，其相當于一個(gè)扭矩分配器，將輸入扭矩傳遞給左右兩個(gè)驅動(dòng)半軸，并允許兩個(gè)半軸以不同速率旋轉。
目前的差速器主要面臨的問(wèn)題就是如何確保車(chē)輛在以下3種情況下都能穩定傳導動(dòng)力以確保車(chē)輛良好的通過(guò)性。
(1)正常情況（路面）下保證車(chē)輛正常運轉，避免因路面不平或輪胎氣壓不同等問(wèn)題而降低車(chē)輛的操縱穩定性。
文化是民族的血脈，是人民的精神家園，人類(lèi)的發(fā)展史亦可稱(chēng)為一部文化的繼承與發(fā)展史。而高校是人才培養的搖籃，是滋生文化的沃土，是傳播文化的重要領(lǐng)地，理應是文化建設中的重大抓手。在日新月異、瞬息萬(wàn)變的時(shí)代里，高校文化建設更是應該把握時(shí)代發(fā)展脈絡(luò )，不斷調整發(fā)展方向、豐富發(fā)展內涵，積極推進(jìn)文化大發(fā)展與大繁榮。
(3)遇到泥濘或松軟等附著(zhù)系數較小的路面時(shí)能夠及時(shí)提供動(dòng)力，擺脫困境。
普通的差速器只能滿(mǎn)足上述前兩種情況，而對于情況三，當一側車(chē)輪陷入打滑路面時(shí)，差速器的平均分配轉矩特性使其成為在泥濘路面阻礙汽車(chē)正常行駛的一個(gè)短板。隨著(zhù)汽車(chē)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，機械行業(yè)對差速器的研究也越來(lái)越多，為彌補傳統差速器的不足，限滑差速器應運而生，并在越野車(chē)輛上得到廣泛應用。
限滑差速器是對普通差速器的一種改進(jìn)，是指其兩側的驅動(dòng)輪轉速差值可在一定范圍內波動(dòng)，以此來(lái)保證車(chē)輛在直線(xiàn)、轉彎、遇到泥濘路面情況下能夠得到足夠驅動(dòng)力的新型差速器。目前，限滑差速器主要有主動(dòng)控制式、被動(dòng)控制式(包括轉矩感應式和轉速感應式)以及人工控制式三大類(lèi)。
人工控制式是指通過(guò)駕駛員的手動(dòng)操作來(lái)改變中間差速器或半軸差速器的扭矩分配比，主要是各種手動(dòng)差速鎖[1]。
被動(dòng)控制式差速器中，轉矩感應式按照輸入轉矩決定差動(dòng)限制轉矩方式，主要有變傳動(dòng)比式差速器和托森差速器等若干種；轉速感應式是隨著(zhù)限滑差速器左、右半軸轉速差來(lái)被動(dòng)限制差速器差動(dòng)。
主動(dòng)控制式是基于被動(dòng)控制差速器建立的一種可控制式差速器，主動(dòng)控制式差速器可以根據車(chē)輪和路面的接觸情況對轉矩進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。
限滑差速器能確保車(chē)輛在行駛過(guò)程中滿(mǎn)足駕駛人員對通過(guò)性、動(dòng)力性、安全性的要求，保證車(chē)輛良好的運行狀態(tài),在一定程度上解決了車(chē)輛遇到打滑路面時(shí)，由于一側輪胎打滑空轉，傳統差速器無(wú)法傳導足夠的動(dòng)力給另一側車(chē)輪，致使車(chē)輛產(chǎn)生的驅動(dòng)力無(wú)法推動(dòng)車(chē)輛行駛的困境。
本文主要以國內外對限滑差速器的需求和研究現狀為背景，對限滑差速器中的變傳動(dòng)比式差速器和托森差速器進(jìn)行研究和理論的對比分析，為下一步的研究工作提供參考。
2 托森差速器
托森差速器通過(guò)獨特與精巧的機械設計來(lái)完成差速功能并有效提高了極限狀態(tài)的抓地力。托森差速器的內部結構與傳統差速器有著(zhù)很大的不同。它的核心部件是一套特殊的齒輪嚙合系統，包括左右半軸、螺旋齒輪、左右半軸傳動(dòng)蝸桿、直齒圓柱齒輪、差速器外殼等。托森差速器的工作原理是利用蝸輪與蝸桿之間的驅動(dòng)特性來(lái)實(shí)現的。當轉動(dòng)蝸輪時(shí)，蝸桿可被輕松驅動(dòng)，反之，轉動(dòng)齒輪時(shí)，卻無(wú)法驅動(dòng)蝸桿，在螺旋齒輪的兩端，分別焊上一組同步齒輪，就可以完成基本的差速功能，如圖2所示。
(2)轉彎時(shí)，根據兩側車(chē)輪車(chē)速進(jìn)行差速運轉，為兩側車(chē)輪提供動(dòng)力，保證車(chē)輪的不等距行駛。
當車(chē)輛轉彎（右轉）時(shí)，為保證車(chē)輛正常行駛，左側車(chē)輪轉速需要高于右側車(chē)輪。此時(shí)，左側車(chē)輪帶動(dòng)左側蝸桿加速旋轉，對應的齒輪隨之旋轉。另外，由于右側蝸桿轉速較慢，與外殼產(chǎn)生了轉速差，也就是說(shuō)，以外殼的視角來(lái)看，右側蝸桿正在進(jìn)行逆轉，于是，右側螺旋齒輪將會(huì )逆方向轉動(dòng)。固定在兩端的同步齒輪將確保螺旋齒輪的轉速時(shí)刻相同，這便帶來(lái)了精確的等比例輪間差速。
當輪胎遇到打滑路面時(shí)，打滑一側的車(chē)輪開(kāi)始空轉，螺旋齒輪的轉速也會(huì )立即升高，借助同步齒輪，另一側齒輪會(huì )將高轉速同步給該側齒輪，但是該側螺旋齒輪無(wú)法將轉速繼續傳遞給左側蝸桿(蝸輪無(wú)法驅動(dòng)蝸桿),于是整個(gè)機構被卡死。左右側車(chē)輪回歸到相同的驅動(dòng)速度，大量扭矩重新被輸出到高抓地力的一側，車(chē)身由此趨于穩定，開(kāi)始正常行駛。
由于扭矩負載考慮，通常會(huì )裝配三組同步的螺旋齒輪，其他差速器結構在徹底鎖止前需要一小段的響應時(shí)間，而托森的全時(shí)嚙合設計做到了即便是輕微、短暫的抓地力失衡都會(huì )快速地進(jìn)行鎖止。
3 變傳動(dòng)比限滑差速器
近幾年，不同學(xué)者對限滑差速器的具體結構進(jìn)行了改進(jìn)，其中變傳動(dòng)比差速器（變速比差速器）就是限滑差速器的一種改進(jìn)形式。改進(jìn)后的變傳動(dòng)比差速器可以在行星輪整圈區間內根據實(shí)際情況來(lái)確定傳動(dòng)比變化規律,依靠變傳動(dòng)比傳動(dòng)的勢壘效應來(lái)增大鎖緊系數，并且不改變驅動(dòng)橋總體結構，最終實(shí)現差速，改變了普通差速器在打滑路面無(wú)法傳導動(dòng)力的窘境。同時(shí)，限滑差速器傳動(dòng)比變化幅度小、變化周期短的問(wèn)題通過(guò)變傳動(dòng)比差速器也得到了進(jìn)一步解決。
由于傳統的變傳動(dòng)比差速器其速比變化為一個(gè)周節，變速比難以滿(mǎn)足車(chē)輛對越野性能的要求，中王小椿等提出了一種三周節變傳動(dòng)比限滑差速器，大大提高了車(chē)輛的牽引力。
中賈巨民提出了一種新的傳動(dòng)形式，它突破了齒數與周節的限制，使行星齒輪與半軸齒輪齒數之比為1∶2，可以最大限度地提高傳動(dòng)比的變化幅值(達到±40%),這種新的傳動(dòng)形式可以獲得最大的傳動(dòng)比變化范圍，從而獲得大的鎖緊系數，試驗結果表明，理論和實(shí)際鎖緊系數可達2.33和3.15，車(chē)輛越野性能顯著(zhù)提高。
中張學(xué)玲提出了一種新型非圓行星齒輪差速器，通過(guò)傳動(dòng)的變速比效應自動(dòng)調整輸出轉矩分配，實(shí)現防滑，從而改善車(chē)輛的越野通過(guò)性。另外，作者根據提出的新型軸間非圓行星齒輪差速器結構，設計出多種差速器傳動(dòng)方案供選擇，在某車(chē)型的差速器樣機中已經(jīng)完成了實(shí)驗，結果證明新型差速器比原來(lái)的差速器傳遞轉矩提高1.7倍。
中賈巨民提出了一種新型非圓行星齒輪差速器，用于越野汽車(chē)分動(dòng)器，非圓中心齒輪形狀相同，行星齒輪形狀一致，相位相差90°，采用三組雙聯(lián)行星齒輪實(shí)現均載，可以實(shí)現兩輸出軸扭矩變比例分配，相當于增大了差速器的鎖緊系數，從而有望提高車(chē)輛的越野通過(guò)性。
4 對比分析
托森差速器在實(shí)現差速過(guò)程中沒(méi)有時(shí)間上的延遲，反應快，在需要實(shí)現差速時(shí)，驅動(dòng)輪產(chǎn)生扭矩差，托森差速器能夠在短時(shí)間內迅速響應，改變扭矩來(lái)改變調整輪差。另外，托森差速器與傳統的差速器相比，由于沒(méi)有多片式離合器，所以其不存在維護問(wèn)題，可靠耐用。但是需要明確的是，托森差速器的加工精度和制造工藝要求非常高，所以其制造成本也非常高昂，目前只能在中高檔車(chē)型上使用。除此之外,該差速器重量比較大，一定程度上影響車(chē)輛的重心和加速速度，在國內應用較少。
相對于托森差速器，變傳動(dòng)比差速器在國內的研究比較廣泛，由于其制造成本相對于托森差速器來(lái)說(shuō)相對易于接受，并且在一定程度上能夠實(shí)現越野車(chē)輛對于差速器的要求，所以在國內車(chē)輛的應用上，變傳動(dòng)比限滑差速器應用相對廣泛。
5 結語(yǔ)
本文分析了差速器普遍需要解決的現實(shí)問(wèn)題，給出了限滑差速器的分類(lèi)，并以托森差速器和變傳動(dòng)比限滑差速器為例進(jìn)行了結構分析和原理說(shuō)明，最后對兩種限滑差速器進(jìn)行了對比分析，相信隨著(zhù)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)差速器的設計研發(fā)也將得到進(jìn)一步的發(fā)展。
中文簡(jiǎn)體
英語(yǔ)