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[轉貼資訊] 限滑差速器(Limited Slip Differential)
轉貼自Focus Fan's Club

先來認識差速器原理:少了差速器無法轉向

在談論LSD這個機件之前,讀者務必先知道差速器的功能與動作原理。而差速器本身的動作原理,亦屬於專業級的構造,若要單純用文字來敘述,大部分的讀者可能很難理解,所以筆者先用日常最容易接觸的現象和狀況,來解釋原廠差速器的設計功能和必需性。

現行車輛的轉向設計是依據艾克曼第五輪原理來設定,也就是彎道內輪的轉向角度大於外輪。再由三角函數計算內側車輪所轉動的距離會比外側車輪距離短,一旦距離有差異時,等於內外輪 (左、右輪) 的轉速不一致,如果從變速箱所輸出的傳動軸沒有藉由差速器來分隔左、右輸出,那麼車輛在轉彎時便無法調整左、右輪的轉速。在慢速時藉由多餘且不當的摩擦來帶過,而高速轉彎則會發生彎道內輪因多餘的旋轉及摩擦,導致輪胎跳離地面連帶利用車軸及懸掛使車體上揚,當內側車體上揚加上離心力的驅動,很自然就會朝轉彎方向的另一側翻覆。

所以說車輛的左、右車輪絕對不是同軸型式,尤其現代汽車又以前輪驅動設計居多,沒有差速器的構造,駕駛者根本無法操控方向盤,因為只要駕駛者轉動方向盤,輪胎藉由地面產生的回饋力,強力的將方向盤推回中心原點,如此一來操控根本無法存在,所以在傳動輪中央置入差速器是傳動系統必備的要件。

由於差速器是藉由盆型齒輪及角齒輪驅動,內部包含邊齒輪及差速小齒輪。當車輛直行時,並無差速作用,差速小齒輪及邊齒輪整個會隨著盆齒輪公轉無差速作用,一旦車輛轉彎內、外輪阻力不一樣時,差速齒輪組因阻力的作用迫使產生自轉功能進而調整左、右輪速。既然左、右輪速的變化及調整是藉由輪胎及地面阻抗來自由產生,那麼後續的使用狀況就將造成車輛無法行駛的狀態。

譬如說當車輛一輪掉入坑洞中,此車輪就毫無任何摩擦力可言,著地車輪相對卻有著極大的阻力,此時差速器的作用會讓所有動力回饋到低摩擦的輪子。掉入坑洞的車輪會不停轉動,而著地輪反而完全無動作,如此車輪就無法行駛。

還有一種屬於循跡現象的狀況,也就是所謂性能輸出的現象,即車輪在過彎時大腳油門,動力輸出特別明顯,輸出扭力加上離心力,迫使車輛內輪揚起離開地面或產生打滑現象,一旦有一輪空轉,動力便一直往空轉輪傳輸 (因為阻力少) ,車輛依然無法加速前進。

另有一種屬於激烈操駕模式而產生的打滑現象,此現象車輛既不轉彎,也非左、右輪置於不同摩擦係數路面的狀況,那就是在進行零四加速時,巨大的動力輸出,隨著左、右傳動軸的長短不一致及輪胎些許的差異,導致動力瞬間輸往摩擦力弱的一輪,此輪便開始不停的空轉,另一輪無從發揮作用,車輛當然無法往前邁進。為了解決以上這些現象,讓更多的動力平均傳遞到左、右兩個驅動輪上,限制差速器左、右滑動率的比例來完成此目標,所以限滑差速器便是解決問題的標準機件。

LSD種類繁多:因應不同需求

過彎性能的發揮,直線衝刺的快感,山道攻防的技巧,莫不需要依賴LSD的加持,很多原廠性能版的車輛也配置有LSD的裝備,而LSD的型式又依機件結構的特性不同,可細分為扭力感應型、黏耦合型、螺旋齒輪式、標準機械式LSD等。這麼多的型式,其最終目的是一致的,但過程的變化是不同的,因應駕駛者的需求及駕駛特性,才會有這麼多式樣產生。

扭力感應式LSD之設計是採用螺旋齒輪組,一樣利用左、右雙組的摩擦力來限定滑差效應,由於螺旋齒輪採縱向和基座齒輪的橫向交錯,無離合器片的損耗,運用在後驅車輛,其故障率較低,維修保養亦趨於簡單,雖然在動力輸出方面未能有強大的表現,但實用原則為其最大之優點。

螺旋齒輪LSD其內部構造依然採用螺旋齒輪,有別於扭力感應式的LSD是此螺旋齒輪LSD所配置的齒輪全為﹁橫向﹂,也就是和輸出軸的運轉同一方向,利用行星齒輪大小減速比的功能達到限速功能,其最大的弱點在於限定鎖定扭力滑差的比例較小,但也因為維修及使用保養無需特別的注意,更不需要使用LSD專用油,因此原廠如Honda 1.8升Type-R、Silvia S15…等較新款的前輪帶動車,也幾乎都是使用此型式之LSD,此等LSD還有一個現象,就是車輛頂高後,轉動驅動的左右兩輪,並不會一起前進或後退,因此在當年TIS 1:9房車賽規格的驗車過程中,它算是可以瞞混過關的偷改武器!

黏性耦合式LSD的最早配置是用在VAG (Audi/VW) 車系,其間由多片的離合器組,加上矽油組合而成,它是利用矽油摩擦受熱膨脹後,迫使離合器片接合來鎖定輪差,其結構可說是最簡單且體積小、造價低,是一款適用於大眾型式的LSD。

機械式LSD在改裝車輛中最傳統也最常用,因此算是能見度最高的LSD,因為使用左、右兩個離合器片和壓板組,故亦稱為多板或多片離合器式LSD,此型式之LSD可藉由離合器片與壓板的排列組合來達到限滑百分比功能,從25%~90%的能力皆可完成。但唯一的缺點就是較難照顧,其務必要使用LSD專用油來定期保養,長時間或劇烈操駕也可能需要更換修理包。而離合器片裝配不佳或置入時Run in方式不正確,也容易導致轉彎異音或離合器片損壞之現象。

單/雙作動方向:加油/收油限滑

機械式LSD依照其動力作用方向的不同,而可區分為One Way和Two Way,而所謂One Way即是單向的限滑動作,亦指為加油時能夠產生限滑動作。Two Way為雙向作用,即是加油或收油,都能對驅動輪施以限滑功能。如果在加油時有作用而收油時能發生一半作用的構造則稱之為1.5 Way LSD。

既然區分為One Way、Two Way、1.5 Way,那是否也因為其特性,而因應在不同的使用狀況,一般而言One Way型式比較適用於前驅車及四驅車種,前驅車因前輪除了負責動力輸出外,還要負責轉向的重責,而轉向的回饋是直接施予駕駛者,為免除駕駛的控制困難,且因為彎道收油時,限滑力的釋放,可使得操控者有較佳的手感,不會因為LSD的作用使方向盤重手不易操控。

而Two Way則廣泛使用在後驅車甩尾式樣,因為加油及收油皆能限滑,能有效控制循跡方向,且常時的鎖定功能在油門瞬間開啟時,也能使驅動反應明顯而有效的展現,提供卓越的驅動力。而Two Way LSD如果裝置在4WD車上,也依然能大幅的增加四驅之靈活性。
介於One Way及Two Way之間的1.5 Way LSD則是為了想要達到優越的驅動性能,卻又擔憂操駕不易的前提發展而來,其特點為收油時不像Two Way有著轉向不足的情況發生,且在制動點的認定及控制比上較One Way容易,所以端看自已的駕駛能力及循跡效能大小,來認定及選擇適當的LSD才能有效運用它的效用。

而車輛從發明一開始,馬車的同軸帶動,會引發翻車危機到研發了差速器,為使行駛平穩、輪胎損秏平衡到激烈操控,發生打滑現象又需要靠LSD來加持,這種種的一切,莫不遵循著天地間真理的現象,而運用在所有機件的運作上統稱為物理,如果違反物理原則也就是違反大自法則,其終究無法勝任於車輛的基本要求。

像坊間有些人士為能使其達到限滑功能而將後軸差速齒輪焊死,雖然可達成不打滑的現象,可是在缺乏機械原理的概念下,其永遠不知只要車輛行進,無論地有多平,左右輪永遠都有滑差存在。無法釋放或供給此滑差比例者,車輛絕對難有好的循跡性,就連LSD也是屬於有百分比例的限制滑差,所以土法煉鋼非但不宜,一但使用在前輪驅動車輛上,將會造成方向盤回饋瞬間擊斷雙手之慘劇。

最後切記在選擇LSD時要注意的是實用性,按裝時需要由專業的店家規規矩矩量測安裝,再根據使用手冊按步就班的Run in,才能確保LSD的動作合乎標準,更不會因為新的LSD一裝入就造成嚴重損壞。


[ 此文章被面紙盒在2005-10-06 21:54重新編輯 ]



獻花 x0 回到頂端 [樓 主] From:台灣亞太線上 | Posted:2005-10-06 16:22 |
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路人甲
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不錯的資訊,如再加上圖片,那就更完美了!! 表情


獻花 x0 回到頂端 [1 樓] From:台灣中華電信 | Posted:2005-10-06 16:31 |
st64052001
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多謝大大又讓我學到一門汽車的知識 表情


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獻花 x0 回到頂端 [2 樓] From:台灣亞太線上 | Posted:2005-10-06 17:58 |

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