限滑差速器LSD的多样类型与功能解析

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限滑差速器LSD的多样类型与功能解析

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https://www.yoojia.com/article/9603134599887550893.html

限滑差速器（LSD）是汽车传动系统中的重要部件，它通过限制两侧驱动轮的转速差值，确保车辆在各种行驶条件下保持稳定性能。本文将详细介绍LSD的多种类型及其功能特点。

限滑差速器，亦被称为LSD，是英文Limited Slip Diff的简称。其核心功能在于限制车轮的滑动，通过控制两侧驱动轮的转速差值在一定范围内，从而确保车辆在转弯等行驶过程中能保持稳定的性能。

普通差速器的功能原理是基于艾克曼第五轮原理，即弯道内轮的转向角度大于外轮。由于三角函数的计算，内侧车轮的转动距离会短于外侧车轮，从而产生转速差异。若车辆转弯时，变速箱输出的传动轴未通过差速器进行左右输出分隔，那么左右轮的转速将无法协调。在低速转弯时，这种差异可能仅通过不必要的摩擦来弥补；然而，在高速转弯时，这种差异可能导致弯道内轮因过度旋转和摩擦而跳离地面，进而影响车辆的稳定性和操控性。

此外，车辆的左右车轮并非同轴设计，尤其是现代汽车以前轮驱动为主，没有差速器的车辆将无法实现方向盘的操控。因为一旦驾驶者转动方向盘，轮胎会通过地面产生的回馈力将方向盘推回中心，使得操控变得不可能。因此，在传动系统中，差速器是不可或缺的部件。

差速器通过盆型齿轮和角齿轮驱动，内部包含边齿轮和差速小齿轮。在车辆直行时，这些齿轮无差速作用；但当车辆转弯时，由于内外轮阻力不同，差速齿轮组会产生自转功能，从而调整左右轮的转速。然而，这种转速的变化和调整完全依赖于轮胎与地面的阻抗，可能导致车辆在某些情况下无法行驶。

例如，当车辆的一侧车轮陷入坑洞时，该车轮将失去摩擦力，而另一侧着地车轮则承受巨大阻力。此时，差速器的作用会使所有动力都传递到低摩擦的车轮上，导致陷入坑洞的车轮持续转动而着地车轮无法动作，进而影响车辆的行驶能力。

在汽车驾驶过程中，有时会遇到一种被称为“循迹现象”的情况。当车辆在转弯时突然加大油门，动力输出变得尤为明显，离心力与输出扭力共同作用，可能导致车辆内轮扬起或产生打滑。一旦出现车轮空转，动力会持续传递给该空转轮（因阻力较小），从而阻碍车辆前进。

此外，激烈驾驶时也可能出现打滑现象。这并非转弯时的情况，也不是左右轮置于不同摩擦系数路面所致，而是在进行零四加速时，巨大的动力瞬间输往摩擦力较弱的一侧车轮，导致该轮空转，另一侧车轮无法发挥作用，进而影响车辆前行。

为了解决这些问题，让动力更均匀地传递到左右驱动轮上，人们引入了限滑差速器。它通过限制差速器左右滑动率的比例，确保动力能更有效地传输。然而，差速器虽然能满足汽车在不平路面及转向时的不同转速需求，但当一侧驱动轮打滑时，动力传输会受到影响。这时，差速锁应运而生。它通过锁止差速器，使左右驱动轮得到相同的扭矩，从而解决打滑车轮无法产生驱动力的问题。

但差速锁也带来了新的问题。尽管它在越野车等非铺装路面上表现优异，能有效应对路面附着力不足的情况，但在铺装良好的公路上使用时却可能带来危险。由于轮胎与干地面的摩擦力相当大，高速转弯时差速器锁止可能导致弯道内轮因过多旋转和摩擦而跳离地面，进而影响车辆的稳定性和操控性。因此，在使用差速锁时，需根据实际情况谨慎选择。

采用螺旋齿轮组的LSD，同样借助左右双组的摩擦力来限制滑差效应。这种设计巧妙地利用了螺旋齿轮的纵向与基座齿轮的横向交错，消除了离合器片的磨损问题。对于后驱车辆而言，其故障率较低，维护保养也更为简便。尽管在动力输出上可能没有显著优势，但其注重实用性的特点却深受好评。

此外，这种LSD的设计原理与普通差速器有所不同，它将齿轮替换为涡轮蜗杆，并保留了原有的安装位置和形式。通过蜗轮蜗杆传动的自锁功能，即蜗杆能向蜗轮传递扭矩，而蜗轮向涡杆施以扭矩时，齿间的摩擦力会大于所传递的扭矩，从而防止车轮打滑。奥迪quattro等众多原厂高性能车型都采用了这种结构，其防滑效果显著。

同时，扭力感应式LSD在摩擦部分的效果相较于机械式更为出色，且维修简便，这也是其一大亮点。尽管这种设计在运动用途上的使用较少，但其卓越的防滑性能和简单的维护方式仍让它备受推崇。

其内部构造依然采用螺旋齿轮，与扭力感应式LSD有所不同的是，此螺旋齿轮LSD所配置的齿轮全部为“横向”，即与输出轴的运转方向一致。通过行星齿轮的大小减速比功能，它实现了限速功能。然而，这种设计的最大弱点在于其限定的锁定扭力滑差比例相对较小。尽管如此，这种LSD在维修和使用保养上无需特别关注，且无需使用LSD专用油。因此，像Honda 1.8升Type-R、Silvia S15等较新款的前轮驱动车型，都普遍采用这种螺旋齿轮LSD。此外，这种LSD还有一个有趣的现象：当车辆顶高后，转动驱动的左右两轮时，它们并不会同步前进或后退。这一特性在当年的TIS 1：9房车赛规格的验车过程中，竟成为了一种巧妙的改装手段，得以蒙混过关。

另一方面，滚珠锁定LSD的设计也颇具特色。其原理在于，当小圆球在弯曲的沟槽中移动时，被沟槽切断的滚筒会开始作用，从而发挥限滑效果。这种作动原理与常规产品大相径庭，虽目前未成为主流，但其独特的构造却能带来圆滑的限滑效果。需要注意的是，这种LSD并不适合追求街头狂飙的人群，而更适合在分秒必争的比赛场合中发挥其最高扭力。其能够死锁差速器并发挥最大扭力，这一特点也值得人们铭记。

在车辆改装领域，多板或多片离合器式LSD因其传统与常用的特性而备受瞩目。这种LSD通过精心设计的离合器片与压板的组合，实现了从25%至90%的灵活限滑功能。然而，其维护成本相对较高，需要定期使用LSD专用油进行保养，且在长时间或激烈驾驶后可能还需更换修理包。此外，离合器片的装配质量或Run in方式的不当，也可能导致转弯时的异音或离合器片的损坏。

另一方面，机械式LSD以其快速的响应速度和灵敏度著称，其限滑比例可通过调整压板和离合片的不同组合来实现，具有广泛的调整范围。但值得注意的是，其造价相对较高，且耐久性有待提高。当离合器片磨损时，会产生令人不悦的噪音，因此需要定期维修，这也是其不可避免的缺点之一。