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转贴:四轮驱动的种类......

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大漠胡杨

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发表于 2009-5-11 09:24 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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现在有不少SUV都号称四驱,他们在技术上有什么差别呢?

四轮驱动方式有分时四驱、全时四驱和适时四驱之分。

分时四驱只适合在越野状态下使用

设计有分动器,靠操作分动器实现两驱与四驱的切换,在公路高速行驶时只能以两驱进行。正因为这种四驱不能长时间处于四轮驱动状态,所以把它称作"分时四驱"(PART-TIME 4WD)。

全时四驱
  
对于全时四驱来说,决定四轮驱动技术性能好坏的关键,在很大程度上往往就取决于差动限制方式的设计好坏。差动限制可以是纯机械式的Torsen中差,也可以是粘液耦合式或多片离合式,还可以利用ABS制动。其实现方式主要有有以下几种:

a:蜗杆齿轮式,也就是著名的Torsen LSD托森差速器。

托森差速器主要由蜗杆行星齿轮,差速器壳体,前输出轴和后输出轴四套大部件组成。发动机输出的动力直接用来驱动托森差速器的壳体(途中的动力输入齿轮与壳体相连),壳体的转动会带动三组蜗杆行星齿轮转动,行星齿轮与壳体之间是由直齿连接的,与前后输出轴之间是由蜗杆连接的。

正是因为行星齿轮的蜗杆设计,让它具备了一个自锁死功能。这套机构是纯机械联动的,没有任何电子设备的介入。蜗杆齿轮的动力传输特性刚好跟普通开放式差速器的直齿行星齿轮相反,它能自动的把动力分配给受阻力较大一侧的输出轴(车轮)。

Torsen差速器实现了恒时、连续扭矩控制管理,它持续工作,没有时间上的延迟,但不介入总扭矩输出的调整,也就不存在着扭矩的损失,与牵引力控制和车身稳定控制系统相比具有更大的优越性。因为没有传统的自锁差速器所配备的多片式离合器,也就不存在磨损,并实现了免维护。

Torsen差速器有着极高的响应速度,它是主动分配动力的,不需要通过传感器和电脑的分析判断,而且纯机械结构带来的是超高的可靠性和耐用性。

奥迪对左右车轮打滑的处理方式则是跟奔驰4MATIC和宝马Xdrive一样,应用了EDL电子差速制动来实现对打滑车轮的差动限制。

值得一提的是,只有纵置的引擎才能使用Torsen差速器,横置引擎的车(如A3)就不行了,4驱的A3 quattro只是使用了大众的4Motion电子4驱系统。

b:粘液耦合式。

粘液耦合式中央限滑差速器(Viscous Coupling Limited Slip CentreDifferential)利用特殊粘液的温度特性,使得温度正常时前后轮允许有不同的角速度、打滑时粘液温度上升、阻尼上升从而限制滑动,使得前后轴维持最低的扭矩输出,达到限滑的目的。

粘液耦合式中央限滑差速器具有体积小、重量轻、成本较低的优点,但是反应速度相对较慢、线形度较差。

粘液耦合式中央限滑差速器几乎只能用于公路性的四驱系统。Subaru是粘液耦合式中差的主要用家,除了STi以外,Subaru的手动挡均采用粘液耦合式中差作为四驱中差。

c:智能制动式。

就是利用ABS的制动力自动分配(EBD)功能,实现差动限制。由于采用了三个开放式的差速器,在给这个将要打滑的车轮进行制动时动力并没有被损耗掉,而是通过差速器传递给了其他三个车轮。

缺点是频繁地制动会大量消耗动力而且使制动系统发热。此方式最早为奔驰的4Matic四驱系统采用,现在也有少数厂家采用。公路上几乎没有什么长处,但是在越野的时候还是蛮有效的。

d:多片式电控离合式。

就是在中央差速器上安装了一套多片式离合器,利用多片式离合器的分离和结合来实现差动限制。卡宴、途锐、BMW xDrive、Subaru的VTD和DCCD用的就是这种方式。

适时四驱

所谓适时四驱,如果单纯从字面来理解,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。

目前全球采用适时四驱技术的车型大致有两大分支:一是以采用瑞典HALDEX公司提供的四驱为代表的欧系车,如大众的途欢、高尔夫R36,奥迪的TT 3.2 quttro、A3 quttro、Volvo XC90/S80、SAAB X Turbo、福特的KUGA,路虎的神行者2等等;另一分支则是以日本JECKT公司提供的四驱为代表的日系车,像丰田的RAV4和汉兰达等等。

早期的适时四驱是纯机械的,最典型的代表车型就是本田的CR-V,它通过液力耦合器来实现自动向后轮分配动力。这种四驱的核心部件就是这个液力耦合器,在这个耦合器中充满了硅油,输入轴和输出轴一端与浸没在硅油中的叶轮相连,另一端则与前后差速器相连。在正常行驶的时候,前后车轮保持相同的速度运转,液力耦合器的两个轴之间不存在转速差。当前轮出现打滑的时候,转速会超过后轮,从而导致耦合器里的两个叶轮之间出现转速差,这种转速差会导致硅油升温而粘度迅速升高,从而将动力传递给后轮。这种适时四驱的结构比较简单,不需要电控元件,但由于它需要前后车轮出现明显转速差的时候液力耦合器才能介入,因此它的响应速度比较慢,无论是在提高越野性能还是通过性能的时候,都会明显逊色于全时四驱。

第二个阶段的适时四驱开始通过电子装备来解决之前机械式带来的问题。在这一代适时四驱中,中央差速装置被多片式离合器所取代,它的开与合则由ECU来掌控。前后车轮的轮速传感器会将实时的轮速反馈给ECU,一旦ECU检测到前轮的转速比后轮快,就会迅速发出指令给多片式离合器,从而向后轴传递动力。由于有了电控系统的加入,此时的适时四驱在响应速度上大幅度提高,而且在分配动力比例上,也可以做到智能化控制。另外,多片离合器在完全结合时可以达到硬连接的效果,因此不仅它的传动效率要比机械式的更高,而且使得锁死差速装置成为可能。

发展到第三阶段,则是以现在欧洲新款适时四驱车型采用的,以第三代HALDEX四驱为代表的智能电子式适时四驱。与第二代产品相比,最新的适时四驱增加了预载功能,可以通过前轮的运转情况来实现预判断,在前轮有打滑趋势之前就预先接通,理论上已经做到与全时四驱类似的效果。另外这种适时四驱还可以做到正常行驶情况下,前后轴之间的动力分配恒定在90:10。从某种意义上说,这种四驱已经可以算作是全时四驱了,许多采用这种四驱的欧洲车型,甚至已经在这种四驱的车型上标注了AWD的标志。

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。由于全时四驱的结构复杂,传动部件多而重,会极大地降低动力的响应性,如果小排量发动机装备全时四驱,会明显感觉得到功力不足。不仅如此,由于全时四驱的功耗大,它对经济性的影响是非常明显的,而适时四驱则不存在这一问题。
      
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。   
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理论上,全时四驱是最理想的车辆驱动方式,它能使车轮抓地更牢、在高速转向时更自如、更容易被操控,可同时增加汽车的安全性能和运动性能。因为四个车轮任何时候都有动力分配,当某个车轮发生打滑的时候,系统就会自动介入,重新分配四个车轮的动力,以保证四个车轮任何时候都获得最高的贴地性,这类系统在湿滑的路面上有着非常明显的操控优势。因此,越来越多的SUV和轿车采用全时四驱其作用就不仅是越野,全时四驱带来的操控稳定和主动安全性才是它们的另一目的,特别是一些高性能的轿车

一般平时扭矩分配比例为50:50(或接近)的全时四驱车都是用托森中央差速器或粘液耦合式中央差速器,例如霸道、陆巡、Q7、SUBARU的5速手动挡、铃木超级维特拉。而单独使用多片式电控离合器的都只能是90:10左右的常态分配,如沃而沃XC90、路虎神行者、汉兰达、 SUBARU的ATS。 甚至根本就是适时四驱(平时100:0),如奇骏、新欧兰德、途胜、圣达菲、新RAV4、翼虎。CR-V最次,没有电控元件,基本上是永远100:0。
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发表于 2009-5-11 12:13 | 只看该作者
这个作业很好,扫盲贴啊,希望大树同志多发!
老烟枪

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发表于 2009-5-11 13:51 | 只看该作者
没深入学过汽车理论和实际开拆过差速器的,对差速器原理和工作过程很难理解。七十年代我刚学汽修,第一次拆解放后桥,看见传动轴带动角、盆齿转换90度传动方向,经大、小圆柱齿轮减速再分配给左右半轴驱动车后轮,觉得这传动原理简单易解就离开了。过一回返回见师兄弟在清洗零件,多了几个刚才没见过的伞齿轮。我忙问几个伞齿轮是从哪里来的?师兄弟说是从大圆柱齿里拆出来的,师傅说左转用这个齿右转用那个齿,听的我稀里糊涂又不敢去问师傅。后到书店买了本汽车原理、构造书,认真读几遍才明白差速器利用差速齿轮的公转和自转原理来达到两后轮之间力的平衡。
四驱前后轴的差速也有同理的。

[ 本帖最后由 军械工 于 2009-5-11 13:53 编辑 ]
Jeep-浩子

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发表于 2009-5-11 15:46 | 只看该作者
好帖!!学习了
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发表于 2009-5-11 19:44 | 只看该作者
老烟枪把电话发个站内短消息
花和尚
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发表于 2009-5-11 19:45 | 只看该作者
好帖!抄收
老烟枪

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发表于 2009-5-11 21:18 | 只看该作者
简单地说,驱动轴在直行时,减速从动齿轮通过差速器将力均匀分配给左右车轮等速行进。当左转时,因左右轮的转弯半径不同,左轮移动距离比右轮移动距离更短,造成左右轮转动力矩的不平衡。差速器感知到不平衡就会减少左轮的传动力矩,使其少转动一点距离而将少出的部分加到右轮使其多转动一点。这样就会在左右轮行成一个速度差,这个速度差刚好等于左右轮因转弯半径不同形成的移动距离差,这就是差速器名称的由来。差速器的差速性能也造成一个致命点,一但有一边车轮打滑,造成左右轮传动力矩极不平衡,差速器就会将所有力矩传给打滑的轮胎,使其以两倍的原速转动,而不打滑的轮胎则得不到传动力矩而纹丝不动,这时就需要将差速器锁住,使左右轮以等速转动脱离打滑的泥坑。

[ 本帖最后由 军械工 于 2009-5-12 06:36 编辑 ]
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发表于 2009-5-11 21:34 | 只看该作者
好帖好帖好帖
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 楼主| 发表于 2009-5-12 08:08 | 只看该作者
原帖由 军械工 于 2009-5-11 21:18 发表
简单地说,驱动轴在直行时,减速从动齿轮通过差速器将力均匀分配给左右车轮等速行进。当左转时,因左右轮的转弯半径不同,左轮移动距离比右轮移动距离更短,造成左右轮转动力矩的不平衡。差速器感知到不平衡就会减少 ...


谢谢各位领导的鼓励!

ls这位军械工dx才是真正的高人!
老烟枪

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发表于 2009-5-12 18:32 | 只看该作者
大树兄弟是个勇往直前的高手,你的西藏行记使我几夜不能寐,到时定当面请教。
大漠胡杨

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 楼主| 发表于 2009-5-12 22:25 | 只看该作者
原帖由 军械工 于 2009-5-12 18:32 发表
大树兄弟是个勇往直前的高手,你的西藏行记使我几夜不能寐,到时定当面请教。


请教可不敢当,有事您说话,我是知无不言,言无不尽。

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发表于 2009-5-19 13:59 | 只看该作者
直接告诉俺这样的文盲什么样车的四驱可以爬山过障,什么样车的四驱不好用,就最好了!

弄一段路,什么车过得去,什么车过不去,是最权威的标志。

当然,用直接出产的量产车来说话。
(好像牧马人比较行)
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