# 差速器是怎麼運作的：為什麼兩個車輪能轉出兩種速度 > 轉彎時外側車輪比內側走得遠，所以兩個驅動輪需要兩種轉速。差速器裡的行星齒輪直行時跟著一起轉，轉彎時繞著銷軸自轉，於是齒圈始終以兩輪的平均速度轉動。一支 48 秒的剖視圖短片，每個事實都有出處。 - URL: https://oliverz.dev/zh-hant/videos/differential - Author: Oliver Zhang (https://oliverz.dev) - Language: zh-Hant - Published: 2026-11-01 - Tags: cars, how-it-works, explainer - Video: https://www.youtube.com/shorts/p8vzi2ihNMk > **一句話總結：** 過彎時外側車輪比內側車輪走的路更長，所以兩個驅動輪必須以不同的速度轉動；如果裝在一根實心車軸上，總有一個輪胎得打滑。差速器讓它們各轉各的：傳動軸上的主動小齒輪帶動齒圈，齒圈帶動差速器殼（行星架），殼裡裝在銷軸上的行星齒輪（spider gears）與每個車輪各一個的半軸齒輪嚙合。直行時，整組齒輪像一塊整體一起轉。轉彎時，行星齒輪繞銷軸自轉，從內側拿走多少，就給外側添上多少，所以齒圈始終以兩輪的平均速度轉動，兩個車輪也都一直有動力。 ## 轉彎時，外側車輪走得更遠 Wikipedia：「During cornering, the outer wheels of a vehicle must travel farther than the inner wheels (since they are on a larger radius).」（過彎時，車輛外側的車輪必須比內側的車輪走得更遠（因為它們所在的半徑更大）。）Quadratec 從速度的角度說：「Whenever a vehicle negotiates a turn, the outside wheel must travel farther (turn faster) than the inside wheel.」（車輛每次轉彎，外側車輪都必須比內側車輪走得更遠（轉得更快）。）The Drive 也說：「The outside wheel is spinning faster as it has a slightly longer path to take than the inside wheel.」（外側車輪轉得更快，因為它要走的路比內側車輪稍長一些。） 影片裡的彎道是示意的（我們自己算的）：一個 90° 的彎，內側後輪的轉彎半徑 5 m，輪距 1.6 m，所以外側後輪在 6.6 m 上。內側車輪走 π/2 × 5 ≈ 7.9 m，外側走 π/2 × 6.6 ≈ 10.4 m。 ## 一根實心車軸，輪胎就會打滑 Lesics：「If these wheels were connected using a solid shaft, the wheels would have to slip to accomplish the turn.」（如果用一根實心軸把這兩個車輪連起來，車輪就必須打滑才能完成轉彎。） ## 主動小齒輪、齒圈、差速器殼 Wikipedia：「a ring gear is driven by a pinion gear connected to the transmission.」（齒圈由與變速箱相連的小齒輪驅動。）還有：「Input torque is applied to the ring gear (purple), which rotates the carrier (purple) at the same speed.」（輸入扭力加在齒圈（紫色）上，齒圈以相同的速度帶動行星架（紫色）轉動。） The Drive 從另一頭講了同一條路徑：「The spinning motion of the driveshaft makes its way to the input pinion inside the differential housing. This turns a ring gear that the differential itself is attached to, which then, through a series of gears, turns the rear driveshafts.」（傳動軸的旋轉傳到差速器殼體裡的輸入小齒輪。它帶動與差速器本體相連的齒圈，齒圈再透過一系列齒輪帶動後半軸轉動。） ## 裝在銷軸上的行星齒輪 Quadratec：「The ring gear is bolted to one side, and the spider gears, or differential gears, are housed internally.」（齒圈用螺栓固定在一側，行星齒輪（也叫差速器齒輪）裝在內部。）還有：「Differential Pin: This pin keeps the spiders gears aligned」（差速器銷軸：這根銷軸讓行星齒輪保持對齊）。 Lesics：「The spider gear is meshed with 2 side gears.」（行星齒輪與 2 個半軸齒輪嚙合。）每個車輪各有一個半軸齒輪。 ## 直行：一整塊 Quadratec：「When the vehicle is driven in a straight line, an equal force is placed on both side gears. Due to this, the spider gears will not rotate.」（車輛直線行駛時，兩個半軸齒輪受到相等的力。因此，行星齒輪不會轉動。） Lesics：「In short, when the vehicle moves straight, the spider-side gear assembly will move as a single solid unit.」（簡而言之，車輛直行時，行星齒輪和半軸齒輪組成的總成會像一個實心整體一樣運動。）Wikipedia 補充說，行星齒輪（它稱為「planet gear」）仍然跟著行星架繞圈：「the planet gear (green) doesn't rotate on its axis (although the gear and its pin are orbiting due to being attached to the carrier).」（行星齒輪（綠色）不繞自己的軸轉動（不過因為裝在行星架上，齒輪和它的銷軸在繞圈公轉）。） 兩個車輪都以齒圈的速度轉動。 ## 轉彎時：行星齒輪自轉 Quadratec：「This is accomplished by a series of gears that allow the outside wheel to turn faster than the ring gear, while the inside wheel turns slower than the ring gear.」（這是靠一系列齒輪做到的：它們讓外側車輪轉得比齒圈快，而內側車輪轉得比齒圈慢。） RANDYS：直行時「the spider gears remain motionless within the carrier」（行星齒輪在行星架裡保持不動），以及「When the spider gears are in motion they rotate on the cross-pin shaft, especially when the vehicle is turning a corner.」（行星齒輪運動時，會繞十字銷軸轉動，尤其是在車輛轉彎的時候。） ## 原理：一邊得到的，正是另一邊失去的 Lesics：「When the spider gear is spinning as well as rotating, peripheral velocity on the left side of spider gear is the sum of the spinning and rotational velocities. But on the right side, it is the difference of the two, since the spin velocity is in the opposite direction on this side.」（當行星齒輪既自轉又公轉時，它左側的圓周速度是自轉速度與公轉速度之和。而在右側，則是兩者之差，因為這一側的自轉速度方向相反。） ## 齒圈以平均速度轉動 Wikipedia：「A differential is a gear train with three drive shafts that has the property that the rotational speed of one shaft is the average of the speeds of the others.」（差速器是一種有三根傳動軸的齒輪系，其特性是其中一根軸的轉速等於另外兩根軸轉速的平均值。） 在影片裡的彎道中（我們自己算的）：車輪轉速與半徑成正比，差速器殼在平均半徑 5.8 m 上。內側車輪的轉速約是齒圈的 5 ÷ 5.8 ≈ 86%，外側約是 6.6 ÷ 5.8 ≈ 114%，而 (86 + 114) ÷ 2 = 100。 ## 兩個車輪都還有動力 The Drive：「A differential takes power coming from the engine through the drivetrain and splits it up between the wheels that it's assigned to control.」（差速器把引擎經傳動系統傳來的動力，分配給它所負責的車輪。）Lesics 說差速器的作用是「to allow the drive wheels to turn at different rpms while both receiving power from the engine.」（讓驅動輪以不同的轉速轉動，同時都能得到引擎的動力。） ## 1937 年就講清楚了 1937 年的一部影片就把這一切講清楚了，The Drive（2020）寫道：「Despite it being 83 years old, it still holds up as one of the best explanations videos to understand what goes on inside a differential」（雖然已經有 83 年歷史，它至今仍是理解差速器內部原理最好的講解影片之一）。 ## 結論 1. 轉彎時，兩個驅動輪必須以不同的速度轉動：外側車輪要走的路更遠。 2. 差速器的行星齒輪讓這成為可能：直行時它們只是跟著轉（一整塊）；轉彎時它們繞銷軸自轉。 3. 它們的自轉從內側車輪拿走多少，就給外側車輪多少，所以齒圈以平均速度轉動，兩個車輪都一直有動力。 ## 來源 - Wikipedia，[Differential (mechanical device)](https://en.wikipedia.org/wiki/Differential_(mechanical_device))，2026 年 9 月 17 日版本 - Quadratec，[Differentials Explained - Standard Open Differential](https://www.quadratec.com/jeep_knowledgebase/article-69.htm) - S. Mathew，Lesics，[How does a differential work?](https://lesics.com/how-does-a-differential-work.html)，2014 年 5 月 7 日 - RANDYS Worldwide，[How It Works: Spider Gears](https://www.randysworldwide.com/blogs/how-it-works-spider-gears)，2025 年 11 月 19 日 - P. Nelson，The Drive，[Demystifying the Differential, a Crucial Drivetrain Component](https://www.thedrive.com/news/what-is-a-differential)，2022 年 4 月 28 日 - J. Garcia，The Drive，[This Incredible Film From 1937 Teaches You How a Car's Differential Works](https://www.thedrive.com/news/35298/this-incredible-film-from-1937-teaches-you-how-a-cars-differential-works)，2020 年 8 月 1 日 影片以程式碼製作動畫，腳本在 AI 協助下撰寫；上面每段引文都對照出處查證過，標註「我們自己算的」的數字是我們自己的計算。示意的部分：汽車、90° 的彎道和由它推出的轉速，以及差速器的圖（齒數、齒圈與小齒輪的齒比和比例都不是任何真實車款的）。影片為英文旁白。影片用 [Shotloop](https://oliverz.dev/zh-hant/products/shotloop) 製作：我做的免費 Mac 應用程式，用程式碼做科普短片，一個鏡頭一個鏡頭地修改。