改善汽車動力學性能的半主動差速器設計

改善汽車動力學性能的半主動差速器設計

差速器的主要功能是防止車輛轉彎時驅動輪的滑轉，其分配給兩邊車輪的扭矩相同但行星齒輪可以有不同的轉速。然而，差速器并不是防止驅動輪滑轉的最佳方法，基于相同的扭矩分配，當一側車輪靜止、另一側車輪空轉的情況下，差速器可能引起某一側車輪的功率分配不合理。提高功率有效分配的最常見方法是抑制或限制差速器的差速作用。如果這種差速作用能夠通過電控系統實現精確控制，就可以把橫擺力矩作為控制對象，用轉矩矢量控制方法控制車身姿態。

電控限滑差速器（LSD）也稱半主動差速器（SAD）所產生的橫擺力矩由驅動工況決定。因此，通過SAD來控制車身姿態具有更高的控制精度。

當LSD執行轉向盤轉向操作并與地面附著時，內側車輪轉速明顯比外側車輪的低，LSD抑制外側車輪與內側車輪的轉矩差異，即作用給汽車一個反向的橫擺力矩。當側向加速度增加時，作用于內側車輪的垂向載荷減小，削弱了兩個車輪上可以傳遞力的大小，最終使LSD產生的反向橫擺力矩減小。然而，由于作用于內側車輪的阻力矩減小，因此內側車輪又開始加速，而如果內側車輪轉速比外側車輪的低，則LSD會一直將扭矩從外側車輪傳向內側車輪。隨著兩個車輪的轉速達到一個平衡點，LSD傳遞的轉矩開始減少，如果側向加速度增加到一定值，則差速器開始將驅動力從內側車輪傳向外側車輪。LSD轉向時轉矩分配見圖1。

為研究SAD的差速鎖可能產生的影響，設計一個SAD目標樣件（圖2）。左側套筒源自于標準的開放式差速器，主要由左側太陽輪和左側半軸組成，外部殼體與懸架相連，中間殼體承受來自傳動系統的扭矩，安裝行星齒輪及其離合器裝置，將扭矩傳給半軸。右側套筒由右太陽輪、右半軸和右支架構成，上面安裝了SAD執行系統即液壓活塞，活塞筒被集成在右支架上。

仿真證明，上述系統能有效地控制汽車的姿態。