科普：差速器

上一段中提到的为两侧车轮分配动力的装置叫做轮间差速器。在越野车中还存在有另一种轴间差速器，也就是所谓的“中央差速器”。中央差速器的产生要从汽车四驱系统的发展说起。最初的四轮驱动汽车虽然让前桥也有了动力，但是它的分动箱无法将动力按需分配给前后轴。也就是说，动力只能按照50:50平均分配到前后桥。根据本文开头的理论，汽车的四个车轮在转向时转速都不一样，如果前后桥动力平均分配就会导致车辆在转弯时翻车。所以，这些“四驱车”在公路上正常行驶时其实仍然是后驱车。只有在需要越野和脱困时才会连接前桥的动力启动四驱。随着技术的发展，人们在分动箱中安装了中央差速器。有了它就可以让前后桥与两侧车轮一样实现“差速”，这样就能实现四轮动力分配。中央差速器的出现使得全时四驱成为可能。

图3  中央差速器

差速器有一个特点，就是会把动力分配到阻力更小的一端。所以，汽车一侧驱动轮陷入坑中时，仅仅踩油门只会引起坑中的车轮空转，而无法让汽车脱困。然而，一些越野车就不会遇到这种问题，这是因为它们不仅具有四轮驱动能力，而且还安装有俗称的“两把锁”甚至“三把锁”，这里的“锁”就是差速器锁。和差速器一样，差速锁也有轮间和轴间两种，轮间差速锁就好比要求方阵两侧的同学在跑操时必须以相同速度前进，而轴间差速锁就好比要求每一排的同学必须以相同速度前进。一般来说，“两把锁”就是后桥差速锁和中央差速锁（也就是前后轴之间的轴间差速锁），而前桥差速锁需要在购车时加价选配。下图中是一种轮间差速锁的结构，在汽车一侧驱动轮陷入坑中时，只要5、6两处结合就可以实现左右半轴硬连接，从而将动力强制平均分配到左右两侧驱动轮，让汽车脱困。

差速锁并不是没有缺点。使用差速锁后，车辆驱动轮转速就只能相同了，而车辆转向时车轮必定有转速差，故车辆的转向性能就会大受影响，如果强行锁定差速锁就会导致“打齿”，将差速器损坏。因此，在汽车脱困后，必须将差速锁解锁。

图5  因为错误的安装与使用发生损坏的差速器

除了“差速锁”强制平均分配动力以外，还有没有别的办法解决动力全部流入阻力更小的一侧导致车轮空转的问题呢？答案当然是有。现在，很多高性能汽车上使用了一种限滑差速器（LSD），这种差速器可以在两侧车轮转速差超过一定数值时，防止一侧车轮进一步空转打滑，并且让另一侧车轮仍然有一定动力。全时四驱中，被用作中央差速器的托森差速器就有限滑功能。

图6  通过蜗轮蜗杆实现限滑的托森差速器

有人说，拖拉机等履带式车辆不用这些差速器就可以实现转向。这个观点也不完全正确，工地上常见的挖掘机底盘是液压马达驱动，驾驶室内有两根操纵杆分别控制两侧履带转动，但是这并不意味着履带式车辆中就没有差速器。在履带式车辆中，有一种差速转向，同样需要内侧履带减速，外侧履带加速才能实现，这自然也需要差速器。当然，履带式车辆的转向原理比轮式车辆更为复杂，这里就不一一展开了。

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