硬派越野车的驱动桥差速锁应用

作者:赵正彩 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2018-07-08
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经典硬派越野车需具备强有力的脱困能力,较好的轮胎抓力、四驱能力、车身自重、外置设备及整车抗气候能力等,这些都是其中的关键因素,这里重点讨论驱动系统中的差速锁技术。

经典硬派越野车一般同时拥有如下四个特征:非承载式车身;前后硬桥,即整体车桥;机械式分动箱且带差速锁(而不是电子四驱);低转速高扭力的大排量越野发动机。硬派越野车拥有上述配置的优缺点及与此类配置的另外一些补充说明见表1。综合来看,经典硬派越野车有非常明确的使用定位,它的优点和缺点同样明显。

表1 经典硬派越野车拥有的四个配置特征

表2 限滑差速器或差速锁特点简述

越野车脱困能力

越野车应具备强有力的脱困能力。越野车脱困能力主要考虑如下因素:较好的轮胎抓力、四驱能力、车身自重、外置设备及整车抗气候能力等。

第一点,轮胎抓力,一般轮胎具备一定的越野能力,比如湿滑泥路、土路等简单的非铺装路,但是遇到泥泞、深雪地和沙漠就不行了。没有很好的抓地力的轮胎,就是有再强悍的性能也没用,轮胎挠地还是出不去。这里引用物理定律:表面积越小压强越大,防止陷车越深,轮胎至关重要。

第二点,四驱能力上,带上轮间或轴间差速锁,可以在一个驱动轮打滑时,用锁止轮间差速器(左右半轴间)或者轴间差速器(前后驱动桥间)将差速器壳与半轴锁紧成一体,使差速器失去差速作用,来应对单个或多个车轮失去附着力无法脱困的情况。

第三点,车身自重来看,想要脱困,越轻的车越有优势。虽然摩擦力取决于压力的大小,但是压强一样也取决于自身质量和接触面积。

第四点,当陷车时使用千斤顶、绞盘以及脱困板等进行自救是必要的,更多时候一个强有力的绞盘能代替很多设备。

第五点,发动机等核心总成部件在极限气候条件下的工作状态,也就是越野车的抗气候能力。

总结起来主要就是:高底盘、大扭矩、四驱系统、非承载车身、中差锁、后差锁、前差锁以及拖钩(绞盘)等。配置越齐,越野能力脱困能力越强,且机械部件稳定性强于电子设备。

差速锁的分类和比较

这里重点讨论驱动系统中的差速锁/差速器技术。随着技术的进步,差速锁从机械控制到现在的电控(例如气动、电磁等控制方式),应用越来越便利。相比较而言,“自锁式”差速器中的各类机械和电子式的限(防)滑差速器在灵活性上较“差速锁”更加优异,它们依靠摩擦片结构、凸轮滑块结构或蜗轮蜗杆结构来达到较高的锁紧系数,甚至还有自锁的功能,可以不需要人为控制,利用自身结构合理分配转矩。表2对现行几类主要的限滑差速器或差速锁特点予以简述。

伊顿差速锁在BJ40L和BJ80C上的应用

北汽新一代BJ40和BJ80越野车运用了伊顿差速锁,汽车传动系统驱动桥和整车优势得以完美体现。

1.差速锁的选型

依据汽车理论计算出BJ40和BJ80驱动桥所需的转矩,同时考虑预留一定的转矩容量和后备系数,最后确定伊顿差速锁的型号。

伊顿差速锁的最初配套车型为美国的皮卡车,设计时考虑到超载和越野极限工况等因素,地面附着系数取1.0。在长城和江铃等国内所有车型配套上,伊顿均按=1.0进行匹配,故计算方法也同样参照。

2.试验验证

试验验证分两类:台架试验和整车极限强化试验,试验均有相应的试验标准。

差速锁台架试验包括:壳体疲劳试验、齿轮疲劳试验、齿轮冲击试验、差速锁闭锁耐久试验、噪声试验和摩擦性能试验等。 

整车极限强化试验是在整车上进行的用来验证差速锁和油品性能的一项主要试验,安装完差速器并加油后,车辆须进行一定公里数的磨合驾驶,再分空载、中等载荷和满载三种工况下加油门进行闭锁试验。

3.带差速锁的BJ越野车的优势

图1 整体梁式后驱动桥

如图1所示, BJ越野车后驱动桥采用了整体梁式车桥,差速器选项包括开放式差速器、限滑差速器和锁止式差速器,为个性化改装提供了充分的可能性。整体梁式后桥运用双曲面齿轮,下偏置主齿轮布置,在提高底盘离地高度的同时,更能适应恶劣的崎岖道路工况及高载荷下的高驱动效率;降低整车油耗的同时实现了高扭矩容量应用、长寿命周期的优异性能。

图2 带机械锁式差速锁的主减速器总成

如图2所示,BJ硬派越野梁式后桥主减速器总成可根据用户要求选配机械锁式差速器。主减速器总成里面的差速锁能够在极端的环境下锁止后轮,使得在后轮左右两侧打滑时,将转矩进行平均的分配,防止一侧车轮一直进行空转,从而使得车辆成功脱困。带差速锁的硬派越野车因而真正实现了野外崎岖工况的差速脱困能力,不愧“经典越野”之称。

总结

对于真正的硬派越野车来说,“三把锁”的配置基本属标准配置。现一般兼顾城市SUV和野外越野使用,同时考虑到成本,有的车型会省去前驱的差速器锁止功能,但为了在越野过程车辆一旦陷入困境时驱动车辆行驶的动力能够正常的传递到那个“静止”的车轮上(有附着力的),就至少是后驱动桥必须有锁止功能的差速器,它可以将两个半轴进行刚性连接,使其成为一个整体。这样,当车辆有一个轮子打滑时,锁上差速器就能保证另一侧的车轮仍然拥有较大的驱动力把车辆带出泥潭。

在今天日益追求个性和时尚的年代,硬派越野能够坚持经典的风格使其愈发受到消费者欢迎,前景广阔。我们希望能够将经典和传统保留的更加纯粹,这也是其品牌内涵和文化存在感的组成因素之一。    

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