5分钟看懂四驱系统原理,判断汽车越野能力别再看外观

文章来源:车威 点击数:30 发布时间:2017-08-09
“我那可怜的吉普车,很久没爬山也没过河,我悄悄的许下愿望,带它去蒙古国”这是郝云歌曲《活着》中的经典歌词,所有男人的心中都住着一辆越野车,无论是Jeep或是路虎亦或是北京212,开着它跋山涉水穿越无人区莫非生活中最酷的事儿了。然而在向往拥有一辆硬派越野车之前,又有多少人仔细研究过为何这些越野车有着如此强的通过性呢?
5分钟看懂四驱系统原理,判断汽车越野能力别再看外观

“我那可怜的吉普车,很久没爬山也没过河,我悄悄的许下愿望,带它去蒙古国”这是郝云歌曲《活着》中的经典歌词,所有男人的心中都住着一辆越野车,无论是Jeep或是路虎亦或是北京212,开着它跋山涉水穿越无人区莫非生活中最酷的事儿了。然而在向往拥有一辆硬派越野车之前,又有多少人仔细研究过为何这些越野车有着如此强的通过性呢?
难道仅仅是因为加高的底盘
  装上了A/T胎? 
今天我们就来
剖析下这些硬汉的本质所在。
 


非硬汉典型特征
差速器

文章开头咱们先来个经典入门曲——差速器,需要说明的是,这一特征可并不是只有硬派越野车上才有,所有街上跑的汽车都会有这一配置。当汽车转弯行驶时,外侧车轮移过的距离显然要大于内侧车轮,若两侧车轮都固定在同一刚性转轴上,转弯时两轮角速度相等,势必就会造成内侧车轮打滑的现象,这样多转几个弯,驱动轮轮胎很快就会被磨平,严重时更是会引发事故。

因此就需要一个机构来在车辆转弯时调整两侧驱动轮的转速,这就是差速器。那差速器是怎么工作的呢?抛开枯燥的理论原理,通俗的讲大家只需要明白:同轴相连的两个车轮,哪个受到的阻力大,动力和扭矩就会靠差速器更多的给阻力小的那部分。

拿汽车上使用最广泛的对称式锥齿轮差速器来说,其内摩擦力矩很小,可以认为无论左右驱动轮转速是否相等,转矩基本都是平均分配的,对此类开放对称式差速器来说,“差速不差力”或许是最好的概括。布置在前驱车前驱动桥和后驱车后驱动桥的差速器,可分别称为前差速器和后差速器,而安装在四驱汽车的中间传动轴上,用来调节前后轴转速的,则称为中央差速器。


差速器也得被管教
限滑差速器

之前我们说过,差速器最大的特点就是在一侧驱动轮的阻力增大时,动力会更多的输出到另一侧的驱动轮,这一特点在转弯时当然十分受用,但是在左右车轮在附着力不足、尤其是有差别时,动力便会源源不断地从打滑的车轮中流失,这不仅容易使赛道上激烈驾驶的大马力车辆失控,对于那些准备跋山涉水的硬汉们,更是会造成车辆越陷越深的窘境,这无疑是一万点伤害。因此在这些情况下就需要对差速器进行束缚,让其不再有分配动力和扭矩给阻力小一侧驱动轮的作用,甚至具备相反的功能。于是我们就又需要在必要的时候对差速器进行限滑,这就有了限滑式差速器。常见的限滑式差速器主要有三种:粘性联轴节、多片离合器和机械式差速器。
 

粘性联轴节

粘性联轴节是限滑式差速器中结构最为简单成本也最低的一种,在装有高粘度硅油的密封容器中,有两组带槽的金属叶片分离地浸在硅油中,其中一组与前轴相连,一组与后轴相连,平时车辆按前轮驱动方式行驶,当前后车轮出现较大的转速差时,两组金属叶片剧烈相对运动,致使硅油温度上升,压力增大,产生极大的粘性阻力,阻止内外板间的相对运动,进而带动后轴实现四轮驱动。简单来说,这很像用筷子伸进装有粘稠蜂蜜的杯子,快速搅动的时候会带动杯子转动。

虽然粘性联轴节的结构简单,成本低廉,空间占用小,但是由于硅油温度的上升需要时间,所以其反应也比较迟钝,而当车轮频繁打滑时,温度过高的硅油反而会变稀,四驱系统也会因此而失效,它的传动效率也并不高,通常最多只能将30%的动力传递到后轮,所以现在这种中央差速器很少被用到,在第三代本田CR-V和哈弗M1等车型上还可以看到它的身影。

电控多片离合式差速器


在目前具有适时四驱功能的城市SUV上,当红配置非电控多片离合式差速器莫属了,其主要是通过多片离合器产生的摩擦转矩来传递动力,电控多片离合式差速器内部有两组摩擦盘,一组为主动盘,与前轴连接,另一组为从动盘,与后轴连接,当电子系统监测到前后轴的转速差时,会将离合片压紧从而将动力传递给后轴,实现四驱能力,使前后轴扭矩在100:0至50:50间连续变化,一般来说它最多可以分配50%的动力给后轴。

比起粘性联轴节,电控多片离合中央差速器的结合与分离,以及扭矩的分配比例,都是靠电子控制系统来完成,反应速度更快,而离合器接合后前后轴也是刚性连接,传动效率更高,这也使得电控多片离合式差速器成为了目前市场上众多装备适时四驱系统城市SUV的首选,不过如果高强度地频繁使用,也容易导致摩擦片过热而失效。

机械式差速器

机械式自锁差速器是在电子技术还不发达的时候,汽车攻城狮们捣鼓出来的玩意,早期的机械式完全靠机械结构运作,结构可靠但功能相对单一,而且对驾驶技术也有更高要求,目前常见的有摩擦片式限滑差速器,凸轮滑块式限滑差速器以及托森差速器。

摩擦片式限滑差速器通过差速器内置的摩擦片,在车轮发生差速旋转时阻止滑动,其结构简单,对扭矩比较敏感,在轿车等车型上应用广泛,尤其受到科迈罗,福特野马等大马力后驱车的钟爱,也是热爱改装的性能控们的首选。


凸轮滑块式限滑差速器


凸轮滑块式限滑差速器是利用惯性甩动滑块实现自锁,所以需要两个车轮具备较大转速差,对于转速很敏感,这一点倒是很像粘性联轴节。

不过它的锁止能力却是相当强,多用于硬派SUV,皮卡等车型,比如长城哈弗H5,铃木超级维特拉,长丰猎豹黑金刚。


托森差速器


 

接下来要说的托森差速器,可谓是当下机械差速器的巅峰级代表,它可能也是大家最耳熟能详的机械式差速器,它属于扭矩敏感的类型,而托森(Torsen )的本意也是“扭力感应”(Torque Sensing)两个词的组成。它依靠蜗杆/涡轮只能单向运动的原理,能够在内部差动转矩较小时起差速作用,在内部差动转矩较大时实现自锁,使动力直接传递,不再起差速作用。

由于其反应速度相当快基本不存在滞后,耐用性也更高,因此成为了如今机械式差速器的经典代表,不过其过高的加工要求及成本,也使得它一般只出现在较为高端的车型上,比如奥迪的quattro四驱车型,丰田普拉多等。


硬汉专属品质
差速锁

以上介绍的中央差速器都可以做到将动力分配到前后桥,不过随着前后车轮的附着力的变化,动力分配比例也是随之变化的。我们都知道,在野外最靠谱的还是要属纯机械的硬连接,保证前后桥都能有稳定的动力输出(50:50),从而提高车辆的通过性能。这便是差速锁的原理,而若是只有中央差速锁则只能实现前后桥的动力分配,遇到同侧车轮陷车打滑的情况照样只能干瞪眼,所以便应运而生了轮间差速锁,比如普拉多,帕杰罗都配备了中央差速锁及后差速锁,这也是俗称“两把锁“的由来。

而如果同时配置中央差速锁,前桥及后桥三个差速锁,车身前行的动力则可以达到100%,这无疑是越野脱困的最高境界了,jeep牧马人Rubicon以及奔驰G就是这样具有“三把锁”的硬汉。
结语
跋山涉水不是简单事,也并不是随随便便一辆四驱越野车就能仗剑走天下,装备不同的限滑差速器,四驱性能也有高低,不同的机械差速器,用途也各有区别,而真正靠得住的,还是得属上了“两把锁”以及“三把锁”的名副其实的硬派练家子。而想要将“三把锁”运用的恰到好处,还得是有足够经验的老司机才能办得到的,究竟该选择哪种类型的越野车和你一起去外面的世界走走,你想好了吗?