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你不得不懂的四驱知识详解

四驱即四轮驱动,顾名思义就是汽车四个车轮都能得到驱动力。这样一来,发动机的动力被分配给四个车轮,遇到路况不好才不易出现车轮打滑,汽车的通过能力得到相当大地改善。四轮驱动在汽车上的结构非常复杂,而且很多汽车品牌所开发的四驱系统也不尽相同,其中有些四驱系统能够应付恶劣的地形,但有些就不行。或许由于技术、成本、车型定位等客观因素的影响,导致四驱车的结构会不一样。

那么,下面的文章我们会首先介绍四驱的基础知识,由浅而深地为大家剖析四驱车的系统结构,待大家对四驱有了基本的了解之后再和大家一起探讨各个品牌的四驱车型的特点,文章会在之后陆续推出,敬请关注。

差速器对汽车来说是相当重要的。你必须对它有个认识,否则很难继续深入探讨。

自第一辆汽车诞生之后不久,差速器这个东西也就随之诞生了,它存在的意义只有一个,就是为了让汽车能正常转弯。差速器是把两个传动半轴(传动半轴直接连着左右车轮)连起来,通过齿轮组的特殊设计,两半轴(左右车轮)可以实现不同速度旋转,而不会出问题。差速器是1825年由法国人发明的。它是汽车工业发展中十分重要的一环,要是没有差速器,汽车就无法顺利地转弯。由于车子在转弯时左右轮转速不一样,内侧车轮转得慢、外侧车轮转得快,驱动轴如何能传递动力而不干扰车轮的正常转速呢?靠的就是差速器,如果没有差速器,汽车在路面上就不能实现转弯。

图:车轮过弯弧线各轮不同。

由于每个车轮在转弯时所压过的弧线不一样就意味着每个车轮的转速都不一样。如果刚性的把发动机的动力通过传动轴分配给前后车轮的话,那么每个车轮的转速都只能完全相同。那么在转向时,前后车轮就会发生转向干涉,如果是干燥路面就会产生一个制动力让车不能前进,这就是我们常说的转向制动。当然,不光是前后车桥有转速差,从图上看左右车轮也存在转速差。

图:①传动轴,②右半轴,③行星齿轮,④左半轴。

图:差速器三维图解。

图:装配在车辆内的差速锁按键。

由于差速器允许车轮以不同转速转动,所以在泥泞等路面,当一个车轮打滑时,动力全部消耗在飞快转动的打滑车轮上了,其他车轮会失去动力。通俗的话说,差速器是让车辆转弯时候内外轮有轮速差用的,否则车辆转弯就会困难。但是差速器在越野道路上就是帮倒忙的,因为差速器在越野路面行驶的时候就会成为前进的阻碍。比如一侧的车轮卡死另一侧车轮打滑的情况下,差速器就会允许两侧车轮出现速度差,这样就会使被卡死的一侧车轮仍静止不动,而另一侧车轮则会因为差速器的作用而疯狂的旋转;一侧卡死,一侧狂转,汽车自然也就无法前行。为了让动力能够正常的传递到那个“静止”的车轮上,就必须有差速锁,让差速器不能发挥作用,这样两侧的车轮都可以得到相同的动力,这就是差速锁的作用。

差速锁的种类:

1、手动机械式差速锁(牙嵌式)

手动机械差速锁的技术简单,生产成本低,但却仍然是迄今为止最为可靠、最有效的提高车辆越野性能的驱动系统的装备。它可以实现两个半轴的动力完全机械式结合,很牢固。但是只有在恶劣路况或极限状态下使用差速锁,在正常行驶时使用会对汽车的轮胎等部件造成严重的损害。

2、伊顿式差速锁

伊顿差速锁也是机械差速锁的一种,当两侧车轮的附着力出现差异时,如果两侧车轮的转速差达到了设定的数值,那么伊顿差速锁将会自动锁止差速器,使得两侧车轮拥有相同的动力,从而使车辆脱困。

差速器的种类:

1、开放式差速器

顾名思义,开放式差速器就是没有任何限制,可以在汽车转弯时正常工作的差速器,行星齿轮组没有任何锁止装置。

2、托森差速器

Torsen这个名字的由来Torque-sensing Traction——感觉扭矩牵引,Torsen的核心是蜗轮、蜗杆齿轮啮合系统,从Torsen差速器的结构视图中可以看到双蜗轮、蜗杆结构,正是它们的相互啮合互锁以及扭矩单向地从蜗轮传送到蜗杆齿轮的构造实现了差速器锁止功能,这一特性限制了滑动。在在弯道正常行驶时,前、后差速器的作用是传统差速器,蜗杆齿轮不影响半轴输出速度的不同,如车向左转时,右侧车轮比差速器快,而左侧速度低,左右速度不同的蜗轮能够严密地匹配同步啮合齿轮。此时蜗轮蜗杆并没有锁止,因为扭矩是从蜗轮到蜗杆齿轮。而当一侧车轮打滑时,蜗轮蜗杆组件发挥作用,通过托森差速器或液压式多盘离合器,极为迅速地自动调整动力分配。

图:托森差速器结构图。

当车辆正常行驶的时候,差速器壳P转动,同时带动蜗杆3和4转动,此时3和4之间没有相对转动,于是红色的1轴和绿色的2轴以同一个速度旋转。而当一侧车轴遇到较大的阻力而另一侧车轴空转的时候,例如红色车轴遇到较大的阻力,则一开始它静止不动,而差速器壳还在旋转,于是带动蜗杆齿轮4沿着红色轴滚动,4滚动的同时又带动3旋转,但是3与绿色的车轴2有自锁的效果,所以3的转动并不能带动绿色车轴2转动,于是3停止转动,同时又使得4也停止转动,于是4只能随着差速器壳的转动带动红色车轴旋转,即将扭矩分配给了红色车轴,车辆脱困。

3、粘性联轴节式差速器

粘性联轴节式差速器,这种结构的差速器是当今全轮驱动汽车上自动分配动力的灵巧的装置。它通常安装在以前轮驱动为基础的全轮驱动汽车上。这种汽车平时按前轮驱动方式行驶。粘性联轴节的最大特点就是不需驾驶员操纵,就可根据需要自动把动力分配给后驱动桥。

4、多片离合器式差速器

图:前、后轴之间的多片离合器式差速器模型图。

多片离合器式差速器依靠湿式多片离合器产生差动转矩。这种系统多用作适时四驱系统的中央差速器使用。其内部有两组摩擦盘,一组为主动盘,一组为从动盘。主动盘与前轴连接,从动盘与后轴连接。两组盘片被浸泡在专用油中,二者的结合和分离依靠电子系统控制。

在直线行驶时,前后轴的转速相同,主动盘与从动盘之间没有转速差,此时盘片分离,车辆基本处于前驱或后驱状态,可达到节省燃油的目的。在转弯过程中,前后轴出现转速差,主、从动盘片之间也产生转速差。但由于转速差没有达到电子系统预设的要求,因而两组盘片依然处于分离状态,此时车辆转向不受影响。

当前后轴的转速差超过一定限度,例如前轮开始打滑,电控系统会控制液压机构将多片离合器压紧,此时主动盘与从动盘开始发生接触,类似离合器的结合,扭矩从主动盘传递到从动盘上从而实现四驱。

全时全轮驱动,简称AWD(All Wheel Drive的简写)。具体的含义是:汽车在行驶的任何时间,所有轮子均有驱动力运动。

图:全时四驱系统代表车型:奥迪A4 Quattro。

图:全时四驱系统代表车型:奔驰S350 4MATIC。

全时全轮驱动车辆会比两驱车型(2WD)拥有更优异与安全驾驶基础,尤其是碰到极限路况或是激烈驾驶时。理论上,AWD会比2WD拥有更好的牵引力,车子的行驶是依据它持续平稳的牵引力,而牵引力的稳定性主要由车子的驱动方法来决定,将发动机动力输出经传动系统分配到四个轮胎与分配到两个轮胎上做比较,其结果是AWD的可控性、通过性以及稳定性均会得到提升,即无论车辆行驶在何种天气以及何种路面(湿地、崎岖山路、弯路上)时;驾驶员都能够更好的控制每一个行迹动作,从而保证驾驶员和乘客的安全。

图:全时四驱系统代表车型:大众CC 3.0L 4Motion。

图:全时四驱系统代表车型:讴歌DMX。

而在驾驶时,全时全驱的转向风格也很有特点,最明显的就是它会比两驱车型转向更加中性,通常它可以更好的避免前驱车的转向不同和后驱车的转向过度,这也是驾驶安全性以及稳定性的特点之一。目前应有这种技术的厂家已经有不少,这其中包含我们熟悉的奥迪Quattro、大众4motion、奔驰4MATIC、讴歌SH-AWD等等。

分时四驱(PART-TIME 4WD),这是一种驾驶者可以在两驱和四驱之间手动选择的四轮驱动系统,由驾驶员根据路面情况,通过接通或断开分动器来变化两轮驱动或四轮驱动模式,这也是越野车或四驱SUV最常见的驱动模式。

图:Jeep牧马人。

图:长城哈弗H6。

分时四驱靠操作分动器实现两驱与四驱的切换。它的优点是结构简单,稳定性高,坚固耐用,但缺点是必须车主手动操作,有些甚至结构复杂,不止是一个步骤,同时还需要停车操作,这样不仅操作起来比较麻烦,而且遇到恶劣路况不能迅速反应,往往错过了脱困的最佳时机;二是因为分时四驱没有中央差速器,所以不能在硬地面(铺装路面)上使用四驱系统,特别是在弯道上不能顺利转弯。

一般情况下,车辆并不是长时间处于四驱状态,正常行使状况下,采用的是两轮驱动,当需要通过恶劣路面时,驾驶员可以通过分动杆把两轮驱动切换成四轮驱动,让四个车轮都提供驱动力,从而提高车辆的通过性能。

适时四驱(Real-Time),单纯从字面来理解,就是指只有在适当的时候才会的四轮驱动,而在其它情况下仍然是两轮驱动的驱动系统。这个名称是有别于需要手动切换两驱和四驱的分时四驱,以及所有工况下都是四轮驱动的全时四驱而来的。

图:适时四驱代表车型:本田CRV、丰田RAV4、日产奇骏等车型。

相比全时四驱,适时四驱的结构要简单得多,这不仅可以有效也降低成本,而且也有利于降低整车重量。由于适时四驱的特殊结构,它更适合于前横置发动机前驱平台的车型配备,这使得许多基于这种平台打造的SUV或者四驱轿车有了装配四驱系统的可能。

前驱平台相对于后驱平台本身就有着诸多优势,如更有利于拓展车内空间、传动效率更高、传动系统的噪音更小等等。这些优点对于小型SUV,特别是发动机排量较小的SUV来说显得尤其重要。

当然,适时四驱的缺点仍然是存在的,目前绝大多数适时四驱在前后轴传递动力时,会受制于结构本身的缺陷,无法将超过50%以上的动力传递给后轴,这使它在主动安全控制方面,没有全时四驱的调整范围那么大;同时相比分时四驱,它在应对恶劣路面时,四驱的物理结构极限偏低。

结语: 以上就是一些说到四驱就不能不提的基础知识解析,当然,四驱的知识远远不止以上这些。文章举例大多为越野车,四驱的概念很广泛,现在很多厂家的轿车也提供四驱车型。如奔驰、宝马、奥迪和大众这几家德国顶尖的汽车制造商在四驱技术都有着各自的看家本领。在国内,人们对奥迪的QUATTRO四驱技术可能早就耳熟能详。奥迪官方也把Quattro四驱作为奥迪的一个很独特的技术亮点。但同是德国血统的奔驰4MATIC,大众4MOTION,宝马Xdrive就鲜为人知了。事实上,这些四驱都跟QUATTRO一样,是经过了几代的演变才变得成熟起来的。我们会在之后四驱车型的文章里解析不同品牌的四驱车型各自的特点、强项以及之间的区别,敬请大家关注。

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