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这个零件改了让你每圈快3秒,值还是不值?

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发表于 2017-07-21 15:06

这是月初发生的事情了

一群花40W买福克斯的车主,相约来到上海店

想要亲眼目睹一台福克斯RS的升级手术。

手术要升级什么?

请看下面这张图

没错,上周已经有很多朋友猜出来了,要升级的就是这颗东西,前轴的限滑差速器(Limited-slip differential),简称LSD。

说到限滑差速器,林林总总的分类就很多了,有扭力感应式LSD、螺旋齿轮LSD、滚珠锁定LSD、黏性耦合LSD、机械式LSD、主动式LSD、偏心轮式LSD,今天就不细讲了,讲起来又是一个大专题。

大家最为熟悉的LSD恐怕就是以奥迪Quattro为代表的托森差速器了,托森是Torsen的音译。但Torsen并不是发明者的名字,而是Torque-Sensing的简称,即扭力感应式,所以托森并不是一个贵族或是发明家的名字,而是因为,跟大家介绍扭力感应式LSD的时候,显得不够高级而已。

托森差速器是如何工作的,不必劳烦大家记住每个齿轮上力学变化的细节,但要记住一点,就是当两边的传动轴出现较大的转速差的时候,中央的差速机构会产生摩擦自锁,这样可以抑制住空转的一侧,将更多的动力传递到有附着力的那个轮子上,帮助车辆获得更好的抓地性能。

本文的最后,我会再讲解,LSD是如何帮助车辆获得更好的赛道成绩的。

我们先来围观一下这个升级手术

因为这次给福克斯RS换LSD的手术,也属于圈内的第一次,车主准备的很充分,提供了一份变速箱的拆解安装指南,非常详尽。

在一台小钢炮里面,塞进一台2.3T的四缸机,以及与470Nm扭矩所匹配的6速手动变速箱,对于驾驶者而言,是一件非常快乐的事情。

然而对于汽车总布置工程师而言,则是个巨大的考验。

这就好比,在一个80斤女子的肚子里,孕育一个十斤的胎儿一样,是一件非常痛苦的事情,因为盆骨只有那么大,要把那么大的孩子塞进去或者送出来,那都是刮骨头的疼痛。

所以,要给这台车做一场差速器升级,几乎要惊动整个动力总成和传动系统,发动机、变速箱、分动箱、传动轴、半轴都要给手术腾出空间来。

上图中箭头所指的地方,是固定在前悬下摆臂上的导流板,可以给制动系统提供散热,不愧是高配福克斯!

与发动机紧密相连的冷却系统和空调系统,均不能幸免,管路都要暂时断开,则需要放出液体,最后在安装的时候再重新补充。

有些部分的拆解还颇有难度,需要两个师傅对发动机上下开工才能完成。

(此处省去1000字描述,主要都是维修技师们出力的叫声…………)

终于,经过大半天时间的准备和拆解工作,变速箱总算顺利落地了,母子平安。

不好意思,上面这张配图有点低俗,我重新配了一遍。

终于,经过大半天时间的准备和拆解工作,变速箱总算顺利落地了,母子平安。

这就是拆下来的6速手动变速箱,比传统的手动箱子明显大了一号,不愧是470Nm的手动变速箱。

接下来的工作,主要就要围绕它展开了。

虽然比一般买菜车的手动箱子魁梧很多,但是设计上并不会复杂太多,主要做了一些放大和加强。所以,拆解起来还是非常轻松的。

变速箱壳体上印着一些字母串,上面一行是壳体的材料牌号,AlSi9Cu3(Fe)的意思是主要成分为铝(Al)含9%的硅(Si)和3%的铜(Cu)以及一丢丢的铁(Fe)。下面那行是这个变速箱壳体的模具号,各家有各家的命名体系,就不强行解释了。

仔细看,可以看到齿面上的一些小坑,这是起什么功能的呢?

KIM_JOY的推测:这些小缺口是为了方便润滑油排出的,避免齿面啮合形成一个封闭空间导致局部润滑油的压力过大。

吴越大王的推测:这是为了防止齿轮的理想双曲面把油刮的太干净导致润滑不足,所以在这里开几个口可以补充润滑油建立新的油膜。

经过了一番激烈的争吵,诺诺站出来正了一下试听,根据他之前在ZF供职时的经历,这些齿轮上的缺口和食品包装上的一维码是一个道理,就是用来给产品做标记的。

懂行的工程师,打开一个箱子,看到里面的齿轮,就可以迅速判断出来,这是谁家供的货。

我和吴越大王面面相觑,只能露出这样的表情。

等我们研究完齿轮的问题,车间那边已经开始换LSD了,上图左下方的那个壳子就是原先的那个开放式差速器,主减速齿轮依然要用原先的那只,需要从开放式差速器的法兰盘上拆下来挪到LSD的法兰盘上。

上图中,车间主任李师傅正在用一条废弃的正时皮带作为固定工具,帮助主刀技师丁飞安装这个法兰盘。每个螺丝都需要按照设计的扭矩打紧,打紧的顺序也很有讲究,需要对称呈多边星形的顺序拧紧,避免受力不均匀。

换好了以后的LSD就呈这个样子,开放式差速器里面是两套锥齿轮的结构,而这个LSD里面主要是由几根蜗杆齿柱构成,在特定条件下可以锁死两侧的半轴。

由于变速箱经过拆解,比较稳妥的做法,要将拆解部分的轴承都换一遍。丁飞师傅干活非常细心,他会检查每个轴承的型号是否一致,确保无误后才开始施工。

轴承的内径和安装面的轴径也进行了测量,内径为40.95mm,轴径为41.05mm,相差十个丝,是合理的过盈配合设计。

一会儿要装的半轴也先试一下齿形的匹配程度,万一装上去了才发现问题,那前面做的活都会前功尽弃。磨刀不误砍柴工,这个道理在汽车维修上一样讲得通。

因为是过盈配合,所以轴承的安装必须要用压力机来实现,敲击安装的话非常容易引起受力不均匀,很大概率会产生安装的同心度、同轴度不合格,对于之后的装车使用是一个极大的隐患。

安装完后,车间主任李师傅进行了检查,多一道质量监控,可以极大地减少个人失误可能引发的问题。

把这个LSD装进变速箱壳体之前,丁师傅又做了一遍检查,在轴孔内发现了一个小塑料片,应该是LSD的包装纸碎片,虽然质地太软不会损伤齿轮,但也应该取出来免得今后污染变速箱油。

轴承座也一并做了更换,需要用专用的拉马,才能无损地将轴承座取出。

三下五除二,一切就绪,马上就进入了装箱阶段。这架势,是不是有和平号空间站接合的即视感。

随着接合、紧固,两片壳体之间的密封胶被挤出一圈来,看着这整整齐齐的样子,完美!

变速箱从小手术台又回到了大手术台上,此时,已经是第二天的中午了。接下来就是要把一切都装回去了。

(此处省去1000字描述,主要都是维修技师们出力的叫声…………)

哐地一声,变速箱和发动机壳体的定位销对应上了,变速箱重回母体。此时,五湖四海发来真挚的贺电!一同庆祝这可以载入史册的一刻~~

变速箱宝宝,经过一次骨骼加强手术,再次回到了母亲的怀抱。

剩下的,就是一些很常规的工作了。几位师傅继续勤勤恳恳,顺利地按照约定的时间把车装好,等待客户来迎接这台脱胎换骨的福克斯RS。

提车后几日,客户发来照片,道出一个字:“爽!”

怎么个爽?就是开着这台车下赛道,可以在弯里更早地给油,以更快的速度出弯,比之前的圈速有一个明显的提升。

按照上海国际赛车场2分35秒左右的单圈成绩,经过这个差速器的改动,可以提升至少3秒的圈速成绩。

什么概念呢?看过F1的小伙伴们肯定知道,单圈如果能差出个3秒来,那么慢车就是个被套圈的命了。平均车速从126.6km/h提升到了129.1km/h,这对于赛车运动来说,就是顶级车队和垫底车队的差距了。

究其原因,是因为限滑差速器LSD,可以弥补原先的开放式差速器的先天不足。

开放式差速器,意味着差速器内有一套机构可以自由分配左右半轴的转速,但这也有一个代价,就是左右的扭矩无法自由分配,两边的扭矩差值一旦超出差速器的内摩擦,其中一边的轮子就会发生空转失去抓地力。

这个现象在赛道转弯的时候会尤其明显,外侧轮胎的垂直受力会明显大于内侧轮胎,那么发动机的动力输出一旦突破了内侧轮胎的附着能力,内侧轮胎就会率先打滑并且失去侧向力,那么整个车在弯中就会呈现出更加推头(转向不足)的倾向,非常危险,必须收油才能继续控制住车辆。

那么装了LSD呢!外侧的车轮就不会受到内侧车轮的掣肘,可以获得更加充足的轮向动力,并且帮助整个车的姿态往弯的中心拽,推头(转向不足)的问题就大大减轻了。

同时,还可以让车在弯中就利用动力完成更多的加速,明显提升出弯速度,一个弯零点几秒的进步,十几个弯下来,就是聚沙成塔。

对于一般的买菜车来说,花这样的代价去提升弯中的极限,固然不值,省下钱来去买菜,都够招待十几桌亲戚了。

但对于花40W买福克斯的车主们来说,花费这样的努力实在是太值得了,经过这样的升级, 350匹的马力才能发挥得淋漓精致。