_技术学堂,玩转四驱

日期:2019-12-02编辑作者:汽车新闻

[汽车 汽车技术] 四驱,是一个很值得讨论的话题,我们在大街上经常能看到贴着4×4或AWD商标的汽车。相信“四驱”这个概念在每个网友心里都有不同的解释,其实很简单,就是四个车轮都有动力的车就是四驱汽车。但是要是再往进一步说,四驱车的结构都是一样的嘛?为什么有些恶劣地形有的四驱车能过去有的四驱车过不去?发烧级的四驱车仅仅是外观比较威猛?如果您对这些问题还有疑问,不用着急,在这里可以让您对四驱的一切变得明晰。

  发动机动力输出是需经过一系列的传动机构才传递到驱动轮的,其中非常重要的一环就是差速器了。差速器是如何实现差速的?本期文章将对差速器的结构原理进行解析。

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玩转四驱系列文章

阅读提示:

图片 3陆风全系四驱介绍

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图片 5Jeep全系四驱介绍

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图片 6雪佛兰全系四驱介绍

● 为什么要用差速器?

图片 7现代全系四驱介绍

  汽车在转弯时,车轮做的是圆弧的运动,那么外侧车轮的转速必然要高于内侧车轮的转速,存在一定的速度差,在驱动轮上会造成相互干涉的现象。由于非驱动轮左右两侧的轮子是相互独立的,互不干涉。

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图片 10长丰全系四驱介绍

  驱动轮如果直接通过一根轴刚性连接的话,两侧轮子的转速必然会相同。那么在过弯时,内外两侧车轮就会发生干涉的现象,会导致汽车转弯困难,所以现在汽车的驱动桥上都会安装差速器。

图片 11长城全系四驱介绍

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图片 13讴歌全系四驱介绍

  布置在前驱动桥(前驱汽车)和后驱动桥(后驱汽车)的差速器,可分别称为前差速器和后差速器,如安装在四驱汽车的中间传动轴上,来调节前后轮的转速,则称为中央差速器。

图片 14雷诺四驱介绍

● 差速器是如何工作的

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  一般的差速器主要是由两个侧齿轮(通过半轴与车轮相连)、两个行星齿轮(行星架与环形齿轮连接)、一个环形齿轮(动力输入轴相连)。

图片 16悍马四驱介绍

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  那差速器是怎样工作的呢?传动轴传过来的动力通过主动齿轮传递到环齿轮上,环齿轮带动行星齿轮轴一起旋转,同时带动侧齿轮转动,从而推动驱动轮前进。

图片 19江淮四驱介绍

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图片 21英菲尼迪四驱介绍

  当车辆直线行驶时,左右两个轮受到的阻力一样,行星齿轮不自转,把动力传递到两个半轴上,这时左右车轮转速一样(相当于刚性连接)。

图片 22宝马四驱介绍

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图片 24东风本田四驱介绍

  当车辆转弯时,左右车轮受到的阻力不一样,行星齿轮绕着半轴转动并同时自转,从而吸收阻力差,使车轮能够与不同的速度旋转,保证汽车顺利过弯。

图片 25三菱四驱介绍

  如果对于差速器的工作原理还不够明白,可观看下面这个讲解差速器原理的视频,非常经典有趣。

图片 26丰田四驱介绍

(为了节省你的时间,可从3:30开始观看)

图片 27路虎四驱介绍

● 为何又要把差速器锁死?

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  了解差速器的原理后就不难理解,如果当某一侧车轮的阻力为0(如车轮打滑),那么另一侧车轮的阻力相对于车轮打滑的一侧来说太大了,行星齿轮只能跟着壳体一起绕着半轴齿轮公转,同时自身还会自转。这样的话就会把动力全部传递到打滑的那一侧车轮,车轮就只能原地不动了。

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图片 31奥迪四驱介绍

  所以为了应付差速器这一弱点,就会在差速器采用限滑或锁死的方法,在汽车驱动轮失去附着力时减弱或让差速器失去差速作用,是左右两侧驱动轮都可以得到相同的扭矩。

图片 32凯迪拉克四驱介绍

● 什么是限滑差速器?

图片 33大众四驱介绍

  为了防止车轮打滑而无法脱困的弱点,差速器锁应用而生。但是差速器的锁死装置在分离和接合时会影响汽车行驶的稳定性。而限滑差速器(LSD)启动柔和,有较好的驾驶稳定性和舒适性,不少城市SUV和四驱轿车都采用限滑差速器。

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图片 36斯巴鲁四驱介绍

  限滑差速器主要通过摩擦片来实现动力的分配。其壳体内有多片离合器,一旦某组车轮打滑,利用车轮差的作用,会自动把部分动力传递到没有打滑的车轮,从而摆脱困境。不过在长时间重负荷、高强度越野时,会影响它的可靠性。

图片 37四驱介绍

● 托森差速器是如何工作?

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  跟前面说的环形齿轮结构的差速器不同的是,托森差速器内部为蜗轮蜗杆行星齿轮结构。托森差速器一般在四驱汽车上作为中央差速用。

汽车在2010年会给您奉献上一桌四驱大餐,这桌大餐里包含了所有在国内销售的拥有四驱车型的品牌以及旗下车型介绍,各种品牌生产的四驱车型的区别和优势我们也会通过详细的讲解得以体现。这些文章会在2010年之内陆续上线,为喜欢四驱的您更加了解自己的爱车,为想买四驱车的您提供更专业的参考。

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在介绍每款四驱车型的详细介绍之前,编辑汇总了一份比较基础的关于四驱的知识,以便对四驱不太了解的网友对四驱有个初步的了解,同时也是为了在之后阅读四驱文章有模糊感念时可以方便查询。

  它的工作是纯机械的而无需任何电子系统介入,基本原理是利用蜗轮蜗杆的单向传动(运动只能从蜗杆传递到蜗轮,反之发生自锁)特性,因此比电子液压控制的中央差速系统能更及时可靠地调节前后扭矩分配。


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如果您对四驱车和四驱技术感兴趣的话,欢迎在文章下留言中进行讨论,也欢迎您发表意见或建议,及时您更想了解的问题。

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  上图为奥迪A4 Quattro四驱系统中,托森中央差速器(Torsen)在不同路况时对前后轮的动力分配情况。

一、差速器/差速锁——不能混淆的基础概念!

● 四轮驱动汽车有什么特点?

差速器

  四轮驱动,顾名思义就是采用四个车轮作为驱动轮,简称四驱。(英文是4 Wheel Drive,简称4WD)。四轮驱动汽车有两大优势,一是提高通过性,二是提高主动安全性。

从世界上第一辆汽车的诞生之后不久,差速器这个东西也就随之诞生了,它存在的意义只有一个——为了汽车能正常转弯。过去的马车两侧车轮是通过一根硬轴链接的,所以两侧的车轮的转速永远是相同的,因为无法差速,转弯的时候内侧的车轮除了滚动摩擦外还会有滑动摩擦,还好马车的车轮是木头做的,耐磨……同理汽车在转弯的时候也会有同样的问题,如果还是采用一根硬轴链接,那么转弯时汽车的轮胎等部件将会受到严重的损伤。为了解决这个问题,当今汽车都是两个半轴的设计,将两个半轴链接起来的就是差速器,有了差速器也就允许两侧车轮有转速差。

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  由于四驱汽车,四个轮子都可以驱动汽车,如果在一些复杂路段出现前轮或后轮打滑时,另外两个轮子还可以继续驱动汽车行驶,不至于无法动弹。特别是在冰雪或湿滑路面行驶时,更不容易出现打滑现象,比一般的两驱车更稳定。

『直行状态下差速器不工作』 『转弯状态下差速器工作』

● 分时四驱是什么?

能达到实现两侧车轮转速不一样,最重要的是差速器里面的一组行星齿轮。为了通俗易懂,我们做一个比喻:差速器壳体里面的一组行星齿轮就可以抽象地看作为只有一个齿的“齿轮”,也就是一根棍子,这个棍子可以链接两侧的半轴,并带动两个半轴旋转。注意,这个棍子除了随着传动轴公转,同时还可以自转。如果两侧的车辆受到的摩擦力是相同的,那么这根棍子就不会有自转,即两侧车轮转速也相同;如果有一侧车轮受到的摩擦力大于另一侧,那么这根棍子本身就会发生自转,这样在不改变公转转速的情况加上自转,就可以达到两侧转速不一样的目的。也就是说,如果一侧的轮子被卡死不能转动了,那也无妨,虽然动力依然存在,但这个会自转的棍子就会带动那个没有被卡死的轮子转动。如果再加上更多的棍子,也就形成了齿轮,即行星齿轮,也是差速器的核心部分。当今的汽车通常有一组四个行星齿轮。如果您看了文字还不能完全理解,那么就接着看看下面这个视频吧,很直观很易懂。

  分时四驱可以简单理解为根据不同路况驾驶员可以手动切换两驱或四驱模式。如在湿滑草地、泥泞、沙漠等复杂路况行驶时,可切换至四驱模式,提高车辆通过性。如在公路上行驶,可切换至两驱模式,避免转向时车辆转向时发生干涉现象,减低油耗等。

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优点:

● 适时四驱又是怎样的?

可以让车辆正常转弯,允许两侧车轮有转速差;

  适时四驱就是根据车辆的行驶路况,系统会自动切换为两驱或四驱模式,是不需要人为控制的。适时驱动汽车其实跟驾驶两驱汽车没太大的区别,操控简便,而且油耗相对较低,广泛应用于一些城市SUV或轿车上。

缺点:在越野路况下差速器会影响车辆的脱困性。

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小贴士:一般来说,越野性能的是否优良一般是由两个指标来判断的。

  适时四驱车的传动系统中,只需从前驱动桥引一根传动轴,并通过一个多片耦合器连接到后桥。当主驱动轮失去抓地力(打滑)后,另外的驱动轮才会被动介入,所以它的响应速度较慢。相对来说,适时四驱车的主动安全性不如全时驱动车高。

① 通过性:接近角、离去角、车身最小离地间隙越大的车通过性越好。

● 全时四驱?

② 脱困性:在极限路况下能够自救的能力。

  全时四驱就是指汽车的四个车轮时时刻刻都能提供驱动力。因为是时时四驱,没有了两驱和四驱之间切换的响应时间,主动安全性更好,不过相对于适时四驱来说,油耗较高。全时四驱汽车传动系统中,设置了一个中央差速器。发动机动力先传递到中央差速器,将动力分配到前后驱动桥。

差速器对越野性能的影响:

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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。

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因此,在四驱车上,还需配有限制和防止打滑的装置,如差速锁、限滑差速器、牵引力控制系统等。

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详解——

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拒绝专业术语!详解汽车差速器构造原理//www.autohome.com.cn/drive/200903/57727.html

差速锁

上面讲的是差速器,那么还有一个经常被人混淆的词汇就是“差速锁”,差速锁这个东西和差速器起到完全相反的作用。也就是不让差速器工作,让两侧的车辆转速相同。

为什么发明了差速器还不让他工作?这是因为差速器越野路面行驶时就显出了弊端,差速器会成为汽车前进的障碍。比如一侧的车轮卡死另一侧车轮打滑的情况下,差速器就会起作用了,因为差速器的作用就是允许两侧车轮出现速度差,这样,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,它可以将两个半轴进行钢性连接,使其成为一个整体,这样两侧的车轮都可以得到相同的动力,使车辆可以摆脱困境,这就是差速锁的作用。当今主流的差速锁有机械式,经典车型Jeep牧马人,伊顿式差速锁,经典车型大切诺基。

① 手动机械式差速锁

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。

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『Jeep牧马人罗宾汉和奔驰G 500均使用的是机械差速锁』

优点:在越野路况可以使车辆所有车轮得到有效动力,在恶劣情况下摆脱困境;

缺点:必须在停车状态下切换。

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。

优点:完全自动控制锁止;

缺点:不可手动控制,必须等到转速差出现的时候才起作用,反应速度略慢。

下面视频中式经典的伊顿式差速锁

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很多读者可能曾经被差速器和差速锁这两个极为相似的词汇所困扰,看了上面应该会有一些概念了。如果看了上面的解释觉得还是难以理解,索性您就记住一个概念,差速器和差速锁的作用是完全相反的,差速器是让两侧车轮允许有速度差,差速锁是不允许两侧车轮有速度差。记住这个就OK了!


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