大家好,我們是愛車的諾諾,本文要講的是,LSD限滑差速器。
這是月初發生的事情了,一群花40W買福克斯的車主,相約來到上海店,想要親眼目睹一台福克斯RS的升級手術。
手術要升級什麼?
請看下麵這張圖:
已經有很多朋友猜出來了,要升級的就是這顆東西,前軸的限滑差速器(Limited-slip differential),簡稱LSD。
說到限滑差速器,林林總總的分類就很多了,有扭力感應式LSD、螺旋齒輪LSD、滾珠鎖定LSD、黏性耦合LSD、機械式LSD、主動式LSD、偏心輪式LSD,今天就不細講了,講起來又是一個大專題。
大家最為熟悉的LSD恐怕就是以奧迪Quattro為代表的托森差速器了,托森是Torsen的音譯。但Torsen並不是發明者的名字,而是Torque-Sensing的簡稱,即扭力感應式,所以托森並不是一個貴族或是發明家的名字,而是因為,跟大家介紹扭力感應式LSD的時候,顯得不夠高級而已。
托森差速器是如何工作的,不必勞煩大家記住每個齒輪上力學變化的細節,但要記住一點,就是當兩邊的傳動軸出現較大的轉速差的時候,中央的差速機構會產生摩擦自鎖,這樣可以抑制住空轉的一側,將更多的動力傳遞到有附著力的那個輪子上,幫助車輛獲得更好的抓地性能。
本文的最後,我會再聊聊,LSD是如何幫助車輛獲得更好的賽道成績的。
我們先來圍觀一下這個升級手術:
因為這次給福克斯RS換LSD的手術,也屬於圈內的第一次,車主準備的很充分,提供了一份變速箱的拆解安裝指南,非常詳盡。
在一台小鋼炮裡面,塞進一台2.3T的四缸機,以及與470Nm扭矩所匹配的6速手動變速箱,對於駕駛者而言,是一件非常快樂的事情。
然而對於汽車總佈置工程師而言,則是個巨大的考驗。
這就好比,在一個80斤女子的肚子裡,孕育一個十斤的胎兒一樣,是一件非常痛苦的事情,因為盆骨只有那麼大,要把那麼大的孩子塞進去或者送出來,那都是刮骨頭的疼痛。
所以,要給這台車做一場差速器升級,幾乎要驚動整個動力總成和傳動系統,發動機、變速箱、分動箱、傳動軸、半軸都要給手術騰出空間來。
上圖中箭頭所指的地方,是固定在前懸下擺臂上的導流板,可以給制動系統提供散熱,不愧是高配福克斯!
與發動機緊密相連的冷卻系統和空調系統,均不能倖免,管路都要暫時斷開,則需要放出液體,最後在安裝的時候再重新補充。
有些部分的拆解還頗有難度,需要兩個師傅對發動機上下開工才能完成。(此處省去1000字描述,主要都是維修技師們出力的叫聲…………)
終於,經過大半天時間的準備和拆解工作,變速箱總算順利落地了,母子平安。
不好意思,上面這張配圖有點低俗,我重新配了一遍。
終於,經過大半天時間的準備和拆解工作,變速箱總算順利落地了,母子平安。
這就是拆下來的6速手動變速箱,比傳統的手動箱子明顯大了一號,不愧是470Nm的手動變速箱。
接下來的工作,主要就要圍繞它展開了。
雖然比一般買菜車的手動箱子魁梧很多,但是設計上並不會複雜太多,主要做了一些放大和加強。所以,拆解起來還是非常輕鬆的。
變速箱殼體上印著一些字母串,上面一行是殼體的材料牌號,AlSi9Cu3(Fe)的意思是主要成分為鋁(Al)含9%的矽(Si)和3%的銅(Cu)以及一丟丟的鐵(Fe)。下面那行是這個變速箱殼體的模具號,各家有各家的命名體系,就不強行解釋了。
仔細看,可以看到齒面上的一些小坑,這是起什麼功能的呢?
KIM_JOY的推測:這些小缺口是為了方便潤滑油排出的,避免齒面嚙合形成一個封閉空間導致局部潤滑油的壓力過大。
吳越大王的推測:這是為了防止齒輪的理想雙曲面把油刮的太乾淨導致潤滑不足,所以在這裡開幾個口可以補充潤滑油建立新的油膜。
經過了一番激烈的爭吵,諾諾站出來正了一下試聽,根據他之前在ZF供職時的經歷,這些齒輪上的缺口和食品包裝上的一維碼是一個道理,就是用來給產品做標記的。
懂行的工程師,打開一個箱子,看到裡面的齒輪,就可以迅速判斷出來,這是誰家供的貨。
我和吳越大王面面相覷,只能露出這樣的表情。
等我們研究完齒輪的問題,車間那邊已經開始換LSD了,上圖左下方的那個殼子就是原先的那個開放式差速器,主減速齒輪依然要用原先的那只,需要從開放式差速器的法蘭盤上拆下來挪到LSD的法蘭盤上。
上圖中,車間主任李師傅正在用一條廢棄的正時皮帶作為固定工具,幫助主刀技師丁飛安裝這個法蘭盤。每個螺絲都需要按照設計的扭矩打緊,打緊的順序也很有講究,需要對稱呈多邊星形的順序擰緊,避免受力不均勻。
換好了以後的LSD就呈這個樣子,開放式差速器裡面是兩套錐齒輪的結構,而這個LSD裡面主要是由幾根蝸杆齒柱構成,在特定條件下可以鎖死兩側的半軸。
由於變速箱經過拆解,比較穩妥的做法,要將拆解部分的軸承都換一遍。丁飛師傅幹活非常細心,他會檢查每個軸承的型號是否一致,確保無誤後才開始施工。
軸承的內徑和安裝面的軸徑也進行了測量,內徑為40.95mm,軸徑為41.05mm,相差十個絲,是合理的過盈配合設計。
一會兒要裝的半軸也先試一下齒形的匹配程度,萬一裝上去了才發現問題,那前面做的活都會前功盡棄。磨刀不誤砍柴工,這個道理在汽車維修上一樣講得通。
因為是過盈配合,所以軸承的安裝必須要用壓力機來實現,敲擊安裝的話非常容易引起受力不均勻,很大概率會產生安裝的同心度、同軸度不合格,對於之後的裝車使用是一個極大的隱患。
安裝完後,車間主任李師傅進行了檢查,多一道品質監控,可以極大地減少個人失誤可能引發的問題。
把這個LSD裝進變速箱殼體之前,丁師傅又做了一遍檢查,在軸孔內發現了一個小塑膠片,應該是LSD的包裝紙碎片,雖然質地太軟不會損傷齒輪,但也應該取出來免得今後污染變速箱油。
軸承座也一併做了更換,需要用專用的拉馬,才能無損地將軸承座取出。
三下五除二,一切就緒,馬上就進入了裝箱階段。這架勢,是不是有和平號空間站接合的即視感。
隨著接合、緊固,兩片殼體之間的密封膠被擠出一圈來,看著這整整齊齊的樣子,完美!
變速箱從小手術臺又回到了大手術臺上,此時,已經是第二天的中午了。接下來就是要把一切都裝回去了。(此處省去1000字描述,主要都是維修技師們出力的叫聲…………)
哐地一聲,變速箱和發動機殼體的定位銷對應上了,變速箱重回母體。此時,五湖四海發來真摯的賀電!一同慶祝這可以載入史冊的一刻~~
變速箱寶寶,經過一次骨骼加強手術,再次回到了母親的懷抱。
剩下的,就是一些很常規的工作了。幾位師傅繼續勤勤懇懇,順利地按照約定的時間把車裝好,等待客戶來迎接這台脫胎換骨的福克斯RS。
提車後幾日,客戶發來照片,道出一個字:“爽!”
怎麼個爽?就是開著這台車下賽道,可以在彎裡更早地給油,以更快的速度出彎,比之前的圈速有一個明顯的提升。
按照上海國際賽車場2分35秒左右的單圈成績,經過這個差速器的改動,可以提升至少3秒的圈速成績。
什麼概念呢?看過F1的小夥伴們肯定知道,單圈如果能差出個3秒來,那麼慢車就是個被套圈的命了。平均車速從126.6km/h提升到了129.1km/h,這對於賽車運動來說,就是頂級車隊和墊底車隊的差距了。
究其原因,是因為限滑差速器LSD,可以彌補原先的開放式差速器的先天不足。
開放式差速器,意味著差速器內有一套機構可以自由分配左右半軸的轉速,但這也有一個代價,就是左右的扭矩無法自由分配,兩邊的扭矩差值一旦超出差速器的內摩擦,其中一邊的輪子就會發生空轉失去抓地力。
這個現象在賽道轉彎的時候會尤其明顯,外側輪胎的垂直受力會明顯大於內側輪胎,那麼發動機的動力輸出一旦突破了內側輪胎的附著能力,內側輪胎就會率先打滑並且失去側向力,那麼整個車在彎中就會呈現出更加推頭(轉向不足)的傾向,非常危險,必須收油才能繼續控制住車輛。
那麼裝了LSD呢!外側的車輪就不會受到內側車輪的掣肘,可以獲得更加充足的輪向動力,並且幫助整個車的姿態往彎的中心拽,推頭(轉向不足)的問題就大大減輕了。
同時,還可以讓車在彎中就利用動力完成更多的加速,明顯提升出彎速度,一個彎零點幾秒的進步,十幾個彎下來,就是聚沙成塔。
對於一般的買菜車來說,花這樣的代價去提升彎中的極限,固然不值,省下錢來去買菜,都夠招待十幾桌親戚了。
但對於花40W買福克斯的車主們來說,花費這樣的努力實在是太值得了,經過這樣的升級, 350匹的馬力才能發揮得淋漓精緻。
好吧!今天的故事就先講到這裡了,如果大家想繼續刨LSD專題的坑,請不要吝惜你們的手指。
LSD作為英文縮寫,它還有一個意思是~~~~~~~致幻劑!233333
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原文標題:《這個零件改了讓你每圈快3秒,值還是不值?》