先后后前 汽车驱动形式知识全方位解读

　　分动箱

　　所谓分动箱，顾名思义就是将发动机的动力进行分配的装置，其可以将动力输出到一根车轴或者两根车轴，在部分重型越野车或者军用车辆上，甚至可以讲动力输出给3根或者更多的车轴。带有分动箱的汽车，都是动力先由传动轴传递到分动箱，在由分动箱来分别传递到前轴和后轴，并且可以在后驱和四驱之间切换，多使用在硬派越野车上。

　　分动箱的内部构造类似于汽车变速器，其可以看成是只有2个速比4个档位的手动变速器，是通过两组齿轮实现分离和连接的，它的结构和原理类似于变速箱的一轴和二轴。其和变速器一样也有其自己的换挡机构，也就是我们常见的两驱（2H）、四驱（4H）、空挡（N）和低速四驱（4L）等几个档位。切换时，扳动分动箱的挡把，通过拨叉将动力与传动轴接通和断开，实现在两驱、四驱（4H）、以及低速四驱（4L）之间的切换。因为其没有同步器，在切换过程中，为保护齿轮也为了更易于换挡，增加了空挡（N）。其中，只有四驱（4H）和低速四驱（4L）时有着不同的速比，在低速四驱（4L）模式下，其速比更大，起到降速增矩的作用，提高汽车的通过能力。

　　分动箱是四驱系统最为关键的一个部件，而随着四驱技术的发展，分动箱也的发展也从未停止，并逐渐形成了风格迥异的多种分动箱，匹配在不同诉求的四驱车上，它们的基本原理和功能也都是各不相同的。

　　① 分时四驱分动箱--硬链接机构

　　分时四驱分动箱是最早的一种分动箱，是一种纯机械的装置。这种结构的分动箱在挂上4驱模式的时候，前后轴是钢性连接，可以实现前后动力50：50的分配，对于提高车辆的通过性非常有利。另外由于它的纯机械结构，可靠性很高，这对于经常在缺少救援的荒野行驶的车型是至关重要的。即使到现在，仍然有大量的硬派越野车采用这种分动箱。

　　但是也正是因为如此，硬链接机构的分动箱少了一个状态，就是用四驱状态在正常道路上行驶。这是由于分动箱接通为四驱模式后，前后车轴的转速就被锁定为相同的了，这时汽车只能保持直线正常行驶，而无法正常转弯，否则代价就是加快对轮胎的磨损，甚至发生危险。

　　早期的分时四驱是完全靠手动来切换的，当今电动切换的分时四驱装置也纷纷出现在一些硬派越野车上，它的基本原理与手动切换的分时四驱是一样的，只不过所有的切换是通过电机来完成罢了。

　　② 超选四驱分动箱--带有中央差速器

　　超选四驱分动箱是三菱对其的称呼，其本质上也是一种分时四驱分动箱，结构与普通的分时四驱分动箱相似。和分时四驱分动箱不同的是其内部带有一个中央差速器，这样一来，采用该种分动箱的分时四驱车型，当挂上4H的时候，不仅能在沙石路面上直线高速行驶，也能在普通公路上实现公路四驱的功能。

　　而它提供的4HLC和4LLC选项，则是锁上了中央差速锁的四驱模式，这个时候，它和分时四驱分动箱的完全相同，能提供更好的通过性能，其4HLC和4LLC选项则和普通分时四驱中的4H和4L的相对应。目前三菱越野车多采用的是这种分动箱。

　　差速器(Differential)和差速锁

　　当汽车在直线行驶时，汽车的四个车轮的转速完全相同，左右车轮的转速差为零。而当汽车转弯时，由于汽车有一定的宽度，左右车轮的转弯半径必然不同，内侧车轮的转弯半径小于外侧车轮，这样就导致左右车轮存在一定的转速差。早期汽车的左右车轮一般采用的都是刚性连接，这样必然会导致转速较慢的车轮被转速较快的车轮拖着走的情况出现，这就加速了转速较慢的车轮轮胎的磨损，减小了轮胎寿命。为解决这个问题，可以实现左右车轮差速行驶的差速装置：差速器应运而生。

　　差速器顾名思义，就是可以实现差速的装置，其作用就是在向两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。

　　普通差速器主要由行星齿轮、行星轮架（差速器壳）、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架（差速器壳），再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。当汽车直行时，左右半轴的转速相同，而在汽车转弯时，行星齿轮机构可以将内侧轮转速减小，外侧轮转速增加，避免轮胎过快磨损。

　　差速器根据其所处的位置，可以分为轮间差速器和轴间差速器两种。轮间差速器是指装在两个车轮之间的差速器，这也是我们最为常见的一种差速器，几乎每个车上都会有轮间差速器。而在四驱车型上，为保证车辆顺利转向，一般在前后轴之间一般还会装有一个差速器，这就是我们常说的轴间差速器，也被称为中央差速器。

　　差速器的出现是为了解决车辆转弯困难的问题，其虽然能有效减少轮胎不正常磨损，但也带来了一个大的问题：车辆的通过性下降。这是由普通差速器独特的结构而带来的先天缺陷造成的。

　　差速器为了保证左右车轮能够实现差速转动，其左右两根车轴是断开的。在遇到较为恶劣的路况时，一旦某个驱动车轮出现打滑空转的现象，因为差速器的存在，汽车动力的传递路线会发生改变。此时的动力传递路线是：输入轴-行星轮支架（差速器壳）-行星轮-打滑车轮所在的半轴，这样会导致空转的车轮转速更快，而另一侧没有打滑的车轮则基本失去动力，从而导致车辆无法前进。

　　为解决差速器的这一弊端，差速锁诞生了。虽然差速锁和差速器在名称上只差了一个字，但其作用却是完全相反。差速器是为了保持两侧车轮可以实现差速行驶，而差速锁则是将差速器锁死，将驱动轴上左右两个车轮刚性连接，使其左右车轮转速相同。这样即使出现一个车轮打滑空转，另一侧车轮依然有50%的驱动力，从而提高车辆的通过性。

　　差速锁形式多样，常见的有摩擦片式和锥形式。

　　摩擦片式差速锁在两侧半轴齿轮背面加装了螺旋弹簧和摩擦片。摩擦片分主动片和从动片，被动片是双面钢片，有内花键。主动片是没有摩擦衬面的钢片，它的外缘有凸耳插在差速器壳，因此锁定在壳体上；从动片有摩擦衬面，其内花键则与半轴齿轮花键相连，从动片以间隔形式插在主动片之间，组成一种具有离合器性质的摩擦片组件。

　　弹簧对半轴齿轮和摩擦片组件保持一定压力，压紧摩擦片从而将扭矩通过摩擦片组件传递给半轴。当汽车直线行驶，两侧半轴无转速差，主动片与从动片保持结合，传给差速器的扭矩平分两侧半轴。当汽车拐弯或者一边车轮打滑致使左右半轴转速不等，一侧半轴高于差速器壳转速，另一侧半轴低于差速器壳转速，于是主动片与从动片之间发生滑转，产生摩擦力矩，其大小与差速器的驱动扭矩成正比。在快转的半轴一边，摩擦力矩与驱动扭矩方向相反，减少了扭矩的传递；在慢转的半轴一边，摩擦力矩与驱动扭矩方向相同，驱动扭矩得以增加。

　　锥形式差速器采用锥形摩擦元件将半轴齿轮锁定到差速器壳体上，两个锥体位于半轴齿轮和壳体之间，用花键与半轴齿轮毂相连。锥的表面摩擦系数大小足以抓住壳体，有弹簧对锥体保持压力，其工作原理与摩擦片式差速器是一样的。

　　虽然差速器锁和差速器是天生的冤家，但两者却经常要结合在一起“工作”。于是又出现了一些很有特色的差速器，除了普通的差速器（开放式差速器）外，又出现了限滑差速器（LSD）和机械锁式差速器（MLD）等等。其中，限滑差速器又有扭力感应式、螺旋齿轮式、滚珠锁定式、黏性耦合式、机械式和主动式多种形式。

　　1、扭力感应式限滑差速器

　　扭力感应式限滑差速器是将普通差速器的齿轮由齿轮改成涡轮蜗杆，而安装位置和形式并不变，借由蜗轮蜗杆传动的自锁功能（蜗杆可以向蜗轮传递扭矩，而蜗轮向涡杆施以扭矩时齿间摩擦力大于所传递的扭矩，而无法旋转）来实现防滑功能。该种限滑差速器利用左、右双组的摩擦力来限定滑差效应，故无离合器片的损耗，故障率较低，维修保养也比较简单。

　　说到扭力感应式限滑差速器就不能不说托森差速器。托森式限滑差速器就是扭力感应式限滑差速器的一种，是一种全自动纯机械式的限滑差速器，非常可靠耐用，并且反应迅速，从某些角度来说，是一种非常均衡的设计。其能够在非常短的时间里对驱动轮之间产生的扭矩差提供响应，调整扭矩输出以解决轮差的问题，而且锁止特性也非常线性，并且能够在一个相对广泛的扭矩范围内进行调节，而不受到差速器壳结构空间的影响而限制作用的发挥。

　　扭力感应式限滑差速器既可以用于轮间差速器也可以用于轴间差速器（中央差速器），如大名鼎鼎的奥迪quattro系统所采用的托森（Torsen）差速器就是该种差速器，还有许多原厂高性能车种都是采用此种型式，像RX-7 FD3S的原厂LSD就相当有名。在扭力感应式LSD的特性方面，虽然其较少使用在运动用途上，但摩擦部分与机械式比较起来效果更好，而且维修上非常简单，这是它的最大优点。缺点是结构相对复杂，重量大，造价也相对比较昂贵。

　　当车辆直线行驶的时候，左右侧车轮没有转速差，差速器壳转动，带动两个蜗杆转动，此时两个蜗杆不自转，之间也没有相对转动，于是两侧的输出半轴被涡型齿轮带动并以同一个速度旋转。而当一侧车轴遇到较大的阻力或另一侧车轴打滑空转的时候，则受阻侧一开始静止不动，而差速器壳还在旋转，于是带动这一侧蜗杆齿轮沿着此侧输出半轴转动，这一侧的蜗杆齿轮转动的同时又带动另一侧蜗杆齿轮的旋转，但是另一侧蜗杆蜗杆齿轮与另一侧的输出半轴有自锁的效果，所以这一侧的蜗杆齿轮转动并不能带动另一侧的输出半轴转动，迫使另一侧蜗杆齿轮停止转动，同时也使得这一侧的蜗杆齿轮只能随着差速器壳的转动带动此侧半轴进行旋转，即将扭矩分配给了受阻侧的车轴，车辆得以脱困。

　　2、螺旋齿轮限滑差速器

　　螺旋齿轮限滑差速器的内部齿轮构造与扭力感应式限滑差速器有些相似，也是将普通差速器的齿轮由普通直齿改成螺旋齿轮。不同的是其不是利用二者摩擦力的不同来实现限滑，而是通过改变了齿轮的安装位置和形式，利用齿轮的减速比来限制左右驱动轮转速差的。此外，和扭力感应式限滑差速器采用纵置螺旋弹簧不同，螺旋齿轮限滑差速器的螺旋弹簧是横置式。和机械式LSD相比，它的最大弱点在于限制锁定的扭力范围较小，但维修、使用成本也相对较低。

　　现在使用螺旋齿轮限滑差速器车型也比较多，如本田Type-R、Silvia S15…等较新款的前轮带动车，也几乎都是使用此型式的LSD。

　　3、滚珠锁定限滑差速器

　　滚珠锁定限滑差速器是利用小圆球在弯曲的沟槽中移动时，被沟槽切断的滚筒开始作动而达到限滑的效果，尤其是其作动原理与一般限滑差速器有很大的差异，算是一种非主流限滑差速器。

　　滚珠锁定限滑差速器因为其的构造相当特别，一般很少有车采用，一般用于一些分秒必争的比赛赛车上。

　　4、黏性耦合式限滑差速器

　　黏性耦合式限滑差速器是利用硅油摩擦受热膨胀后，迫使离合器片接合来锁定轮差的一种限滑差速器。其一般是由多个离合器片组合而成，加上硅油组合而成，透过硅油的喷入使左右轮胎产生回转差，然后再利用硅油的黏性做锁定。

　　黏性耦合式限滑差速器的优点是结构简单且体积小、造价低，是一款适用于大众型式的限滑差速器。大约十年前LSD还是属于选用配备时，最受欢迎的就是这种黏性耦合型式样。因为硅油的黏度会依温度产生性能上的差别，因此反应性算是最差，所以限滑效果并非很好，故这种限滑差速器只是一款适合一般不是特别追求通过性的车型上。

　　5、机械式限滑差速器

　　在改装车辆中最传统也最常用，因此算是能见度最高的LSD，因为使用左、右两个离合器片和压板组，故亦称为多板或多片离合器式LSD。此型式之LSD可藉由离合器片与压板的排列组合来达到限滑百分比功能，从25%~90%的能力皆可完成。但唯一的缺点就是较难照顾，其务必要使用LSD专用油来定期保养，长时间或剧烈操驾也可能需要更换修理包。而离合器片装配不佳或置入时Run in方式不正确，也容易导致转弯异音或离合器片损坏之现象。 机械式LSD响应速度快，灵敏度高，限滑比例可根据压板和离合片的不同组合来实现，可调范围广，但造价高，耐久性不好，当离合器片磨损时，常会出现“嘎！嘎！”的噪音，因此需要做定期的维修，这也是其缺点之一。

　　6、主动式限滑差速器

　　一般的LSD是由凸轮与齿轮组合而成，且利用使用球状沟槽的机械构造，被动的来接受作动，但装置在新型车种上的高科技差速器，由于配备有油压及电子控制系统，因此可以主动的使LSD作动。现在许多厂商都在研究它，有的还推出了控制左右车胎扭力的LSD（如本田的SH-AWD系统和三菱的S-AWC）。

　　机械锁式差速器（MLD）

　　在遇到一侧车轮打滑的情况下（如冰雪、泥泞路面），普通差速器（开放式差速器）会将发动机扭矩全部传递到打滑的车轮上，使车辆无法获得任何牵引力驶出障碍：而限滑差速器(LSD)虽然能够通过部分限制左右车轮的相对转动，将部分的发动机扭矩传递到不打滑的车轮上，但在大部分情况下由于传递的扭矩有限，还是无法帮助车辆获得足够的牵引力摆脱障碍。而此时，机械锁式差速器出现了。

　　机械锁式差速器（MLD）是在限滑差速器（LSD）基础上的改进产品，是一种加装了差速器锁的差速器。机械锁式差速器（MLD）利用车轮转速传感器，监控两侧车轮的转速差，一旦发现两侧车轮的转速差超过一定值（左右轮速差达到100转/分钟），触发机械锁合机构将车桥完全锁死，将发动机扭矩100%传递到有抓地力的有效车轮上，从而提供足够的牵引力帮助车辆驶出障碍。

　　此外，机械锁式差速器还具有结构简单、安装方便（外型尺寸与普通差速器一致）、与ABS/ESP以及四驱系统完全兼容和无须驾驶员控制，完全自动锁止和解锁等优点，机械锁式差速器一般仅在低速情况下工作（30公里/小时以下），故其安全可靠，维修保养成本也就较低。

　　和普通差速器（开放式差速器）和限滑差速器（LSD）相比，机械锁式差速器的优势在于在出现车轮打滑的情况下，可以将动力100%的传递给未打滑的车轮，增大了汽车脱困的能力。不足之处在于，机械锁式差速器是用两侧车轮转速差作为差速锁开启开关，只有在转速差达到一定值时差速锁才能发挥作用，故其反应速度相对来说较慢。

　　而说到机械锁式差速器就不得不提到大名鼎鼎的伊顿差速器。伊顿差速器也被常常成为伊顿锁，就是因为其本身带有差速锁的缘故。伊顿差速器的内部构造是在普通差速器的基础上增加了一套差速锁机构，其基本工作原理如下：

　　两侧车轮存在转速差时带动凸轮盘以转速差相同的转速旋转同时凸轮盘上的齿轮带动闭锁调节器上的齿轮转动①，当两侧转速差达到100-150RPM以上时，闭锁调节器上的飞轮在离心力作用下打开并与闭锁托架咬合从而使闭锁调节器停止转动②。凸轮盘也会因此停止转动③，这时原本啮合在一起的凸轮齿轮背部的斜面将与凸轮盘上的斜面互相滑出并推动凸轮盘与凸轮齿轮向相反的方向移动，凸轮盘此时将磨擦片与壳体压紧④。作用在凸轮齿轮上的反作用力通过反应块传递给另一侧的半轴齿轮并压紧其后面的磨擦片。磨擦片将半轴齿轮与壳体连接成刚性一体⑤。最终, 两侧半轴连接成为一体。机械差速锁还具有根据车速自动调节的安全功能，当车速高于20英里/小时（30公里/小时），⑥ 与壳体相联接的闭锁托架，在离心力作用下打开少许，此时即使闭锁调节器的飞轮完全打开也无法与闭锁托架咬合。⑦ 因此，高速行车时不会锁合。

　　伊顿差速器的体积以及大体构造和普通差速器极为相似，所以改装起来极为方便，这也是导致伊顿差速器成为很多四驱改装者的首选差速器的原因。此外，伊顿差速器不光是出现在四驱车型上，实际上，一些两驱车型也装备或者改装了伊顿差速器，而装备伊顿差速器的两驱车的通过能力甚至超过了装备普通差速器的四驱车型。而装备伊顿差速器的两驱车型在北美等地也被称为超级两驱（Super 2WD）。