認識LSD防滑差速器
2007-10-05
認識LSD防滑差速器
黃益勤
先說說差速器吧 – Differential
小時候排路隊，一排有五個小朋友，每當遇到轉角，老師告訴內圈的小朋友原地踏兩步，外圍的小朋友則要加快兩步，這樣整個平面就會很整齊的轉向，汽車要轉向也是一樣的，內輪的移動要減少，外輪的移動要增加，這樣才能順利的轉向，但是汽車沒有人體的關節，在同一根軸上的兩輪要達成這種效果，靠的就是差速器了。
汽車轉向時外輪需要行走的距離比內輪多，差速器是利用轉向時內輪遭遇較大的阻力，產生力矩使行星齒輪自轉，依此將動力大部分輸出至外輪，令其轉速加劇，完成較多的行走距離，內輪則如同原地踏步一樣，只轉向不移動使外輪移動距離遠多於內輪，內輪轉向的角度大於外輪，以同時完成轉向，完成轉彎的目的。也就是轉彎時，因內輪阻力增加，形成小幅轉動或不動，而外輪加速轉動，完成較多的移動距離。中國古代的四大發明中的指南車利用的是相同的轉向內外輪阻力不同，形成力矩啟動齒輪，使指向器指引方向保持不變。
兩輪平行移動時，因所受阻力相當，力矩平衡，行星齒輪保持靜止，差速器沒有啟動。
左側輪胎阻力增加，產生力矩，啟動行星齒輪，差速器產生作用，使右側輪胎加速轉動，順利轉向。
n 防滑差速器 – Limited Silp Differential
差速器因為內外輪承受阻力不同造成行星齒輪轉動，使兩輪形成速差，但兩輪不只是在轉向時會有不同的摩擦阻力，譬如說：車子一輪掉落山溝懸空，沒有摩擦力承受，就如同轉彎時的外輪，著地輪則有相對大的摩擦阻力，如同轉彎時的內輪，因此差速器產生力矩開始作用，懸空輪會加速轉動，形成空轉，著地輪則被減少轉動如同原地踏步，那麼車子就無法移動了。
當這樣的情形發生，為了讓著地輪仍能保有足夠的動力令車輛可以行駛，就需要對差速器的作為加以限制，因此能夠產生這種限滑效果的差速器，被統稱為防滑差速器 ( Limited Slip Differential )。後面簡單介紹目前常見的幾種形式。
n 目前LSD主要的形式
機械式LSD
改裝車中最典型、最常使用的LSD種類，因為使用左、右兩個離合器片和壓板組，也被稱作為「多板離合器式」LSD， 可完成20%~90%的防滑限制，但較難照顧，若裝配不良易導致離合器片磨損。
扭力感應式LSD
利用螺旋齒輪組合，產生摩擦來達到防滑效果，因螺旋齒輪和基座齒輪垂直交錯，無離合器片的磨損，維護起來較機械式容易，摩擦部分與機械式比較起來效果更好，多為原廠高級車種裝配運用。
黏性耦合式LSD
以多組離合器片利用矽油受熱膨脹使左右輪胎產生迴轉差，再以矽油黏性鎖定，缺點是矽油黏度因溫度改變產生性能上的不同，因此反應不佳，其結構最單純、體積小，為一般大眾最常使用的型式。
螺旋齒輪式LSD
其構造與扭力感應式不同在於螺旋齒輪與基座齒輪平行，以行星齒輪大小的減速比達到限滑的效果，也因此它的最大缺點在於限制鎖定的扭力範圍較小。
滾珠鎖定式LSD
當小圓球在彎曲的溝槽中移動時，被溝槽切斷的滾筒開始作動而發揮限滑的效果，因此可以發揮十分圓滑的效果，其限滑效果可達到100%，並發揮最高扭力。
主動式LSD
新型車種上的高科技差速器， 由於配備有油壓及電子控制系統，因此可以主動的使LSD作動，因使用電子控制，有些車種甚至可以百分之百賦予外側輪胎扭力。
最被廣泛使用的當屬機械式LSD，其與一般差速器的差異在於，機械式LSD利用差速器框內的離合器片組，當車輪打滑空轉時，離合器片產生作用將離合器側齒輪鎖住，使差速器不能作用，致使兩輪都有足夠動力運轉，保持車輛繼續移動。
大多數的防滑差速器在二側齒輪之間，會有預壓彈簧，彈簧向外推壓側齒輪可較快完成鎖住動作，當車子在正常駕駛情形下轉彎時，則有足夠彈性釋放，使離合器可以自由滑動，這樣外輪就可以比內輪轉動得快。
其還有One Way、Two Way與1.5 Way的分別，油門開啟時才發揮作用的為One Way LSD，而不論油門開啟或關閉，持續鎖定的為Two Way LSD，1.5 Way LSD是在油門關閉時能發生一半作用的構造。
One Way型式較適用於前驅車及四驅車種，前驅車因前輪除了動力輸出外，還要負責轉向，而轉向的壓力駕駛直接感受，為免除駕駛的控制困難，限滑力的釋放可使得駕駛有較佳的手感，不會因為LSD的作用使方向盤不易操控。
而Two Way則廣泛使用在後驅車種，因油門不論開關皆能限滑，能有效控制慣性方向，且恆時的鎖定功能在油門開啟瞬間，能使驅動反應有效的展現，提供卓越的驅動力。
現在很流行的1.5 Way LSD，則是適用各種車型，特色是油門關閉時不像Two Way有轉向不足的情形，並煞車時的控制比One Way容易許多。
因為與一般差速器有不同的設計，尤其其中的離合器片組，因道路狀況改變而隨時可能產生瞬間鎖定或釋放作用，如果在不良之道路上行駛，其產生運作的頻率將更為頻繁而且嚴苛，因此會有高溫產生及高剪力的作用。
因此在保養上，必須考慮離合器片頻繁鎖定的接觸磨損，以及高溫與高剪力的影響，必須使用正確規範及具有防滑功能的潤滑油品，藉以降低鎖定時接觸的磨損，如果用油不正確，會使離合器片作用時產生異音，並因過度磨擦而磨損。因此建議使用者使用油品時必須依原廠之規範，針對這些要點選擇適合的保養油品，並保持定期檢查離合器片的磨損狀況，才能長久維持LSD正常作用。