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ls0701

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丰田陆地巡洋舰分动器多次损坏的原因

  • 2013-07-04
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故障现象:一辆2003年产丰田陆地巡洋舰3400运动型多功能车,行驶里程19万km。用户反映该车先后更换过2个分动器,但都相继损坏。

检查分析:维修人员试车发现,该车分动器内存在严重异响,车辆无法正常行驶。与用户沟通得知,该车最初出现故障时是在四驱行驶状态下,当时发现车辆无法正常转向,而强行转动转向盘后,异响便出现了。由于已经更换过2个分动器,维修人员意识到,这一次必须找出故障的真正原因。

图1 出现机械损伤的部位

图1 出现机械损伤的部位

图2 观察齿轮的传动关系

图2 观察齿轮的传动关系

解体分动器检查,发现行星齿轮机构中的行星架已经损坏(图1)。但从齿轮机构的传动关系上,一时很难看出产生如此严重机械损伤的直接原因(图2),因此有必要通过查阅资料了解该装置的工作原理。

图3 四驱行驶时传动部分的转速关系

图3 四驱行驶时传动部分的转速关系

图4 中央差速器的结构

图4 中央差速器的结构

对于四驱车而言,车辆在行驶中其前后轴的转速是不同的(图3),而变速器的输出轴只有一个,为此就要引入中央差速器。该车的中央差速器由行星齿轮机构实现(图4),其特点是车辆在正常行驶时,动力从齿圈输入,然后从行星架和太阳轮分别输送给前驱动轴和后驱动轴。由此可见,这是一种全时四驱的设计。

图5 中央差速器的动力传递路线

图5 中央差速器的动力传递路线

车辆直行时,前后轴受到的阻力矩是相等的,根据行星齿轮机构的传动特性,在这种情况下行星架和太阳轮转速是相等的,并且都等于输入轴转速(图5)。当前后轴受到的阻力矩不相等时,行星架和太阳轮转速将不再相等。例如车辆转弯时,后轴受到的阻力矩较大,因此行星架转速升高,太阳轮转速降低(图6),它们之间的转速差由行星齿轮的自转来吸收。

图6 差速产生的示意图

图6 差速产生的示意图

如果车辆的2个前轮陷在泥里,而2个后轮仍在硬地上,这时行星架提供不出阻力矩,因此太阳轮将不再转动。在这种情况下,前轮空转后轮不动,本应能够行驶的车辆变得动弹不得。为了克服这个问题,采用了中央差速锁。启用中央差速锁后,太阳轮与齿圈被连为一体(图7),这样前后驱动轴与输入轴同步转动,问题得到解决。

图7 差速器锁止后的动力传递路线

图7 差速器锁止后的动力传递路线

这种中央差速锁的缺点是一旦锁止后车辆将无法转弯,因为这时行星齿轮机构不允许前后驱动轴存在转速差。

联想到用户在叙述中曾经提到故障是在强行转弯后出现的,因此推断当时中央差速锁处于锁止状态。与用户沟通后得知,他当初误认为中央差速锁是用来切换两驱与四驱方式的,因此在锁止状态下仍然转弯行驶。

当车辆在中央差速器锁止的状态下转弯时,前后驱动轴的转速差只能靠行星架的变形来吸收,因此行星架发生损坏是不可避免的。

故障排除:向用户讲清车辆的正确使用方法后,更换分动器总成,故障彻底排除。

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