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(zhuǎn)彎時驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)速。然而，差速器并不是防止驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)的最佳方法，基于相同的扭矩分配，當一側(cè)車輪靜止、另一側(cè)車輪空轉(zhuǎn)的情況下，差速器可能引起某一側(cè)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(tǒng)實現(xiàn)精確控制，就可以把橫擺力矩作為控制對象，用轉(zhuǎn)矩矢量控制方法控制車身姿態(tài)。

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

當LSD執(zhí)行轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向操作并與地面附著時，內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)速明顯比外側(cè)車輪的低，LSD抑制外側(cè)車輪與內(nèi)側(cè)車輪的轉(zhuǎn)矩差異，即作用給汽車一個反向的橫擺力矩。當側(cè)向加速度增加時，作用于內(nèi)側(cè)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(chǎn)生的反向橫擺力矩減小。然而，由于作用于內(nèi)側(cè)車輪的阻力矩減小，因此內(nèi)側(cè)車輪又開始加速，而如果內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)速比外側(cè)車輪的低，則LSD會一直將扭矩從外側(cè)車輪傳向內(nèi)側(cè)車輪。隨著兩個車輪的轉(zhuǎn)速達到一個平衡點，LSD傳遞的轉(zhuǎn)矩開始減少，如果側(cè)向加速度增加到一定值，則差速器開始將驅(qū)動力從內(nèi)側(cè)車輪傳向外側(cè)車輪。LSD轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)矩分配見圖1。

為研究SAD的差速鎖可能產(chǎn)生的影響，設計一個SAD目標樣件（圖2）。左側(cè)套筒源自于標準的開放式差速器，主要由左側(cè)太陽輪和左側(cè)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(tǒng)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(cè)套筒由右太陽輪、右半軸和右支架構(gòu)成，上面安裝了SAD執(zhí)行系統(tǒng)即液壓活塞，活塞筒被集成在右支架上。

仿真證明，上述系統(tǒng)能有效地控制汽車的姿態(tài)。