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越野四驱基本知识

之一:相关定义 

首先我们来了解“越野四驱”的确切定义。通常地,“全时驱动”(AWD--All Wheel Drive)是指在任何时候,任何行驶状态下,都是由四轮驱动的车辆;或者在任何需要四轮驱动的情况出现时,都能够自动转换到四轮驱动状态的车辆。

而一般意义的“四轮驱动”(4WD--Four Wheel Drive),是指在某些需要四轮驱动的情况下,必须经过手动操纵,才能转换到四轮驱动状态的车辆。在汽车业界,这种定义通常是被遵守的,但有时也有例外。如现下已停产的“Ford-Tempo"和"Subaru-Justy"实际上是手动操纵非全时驱动系统。“四轮驱动”这个因需要而生的术语的定义其实是非常模糊的,它可以是指手动操纵才能转换成四轮驱动的系统,也可以是指在某些时候可以自动转换成四轮驱动的系统。媒体的滥用更增添了人们对该词义准确理解的困难。 

之二:全时驱动系统简介/差速器和差速锁 

差速器 

对于现代越野车辆,差速器不可或缺。它是动力传动中的一组齿轮,把从输入轴输入的扭矩分配给两个输出轴,并允许它们以不同的转速旋转。在同一驱动桥两侧驱动轮之间的差速器叫做轮间差速器;多轴驱动的车辆,在不同驱动桥之间的差速器叫做轴间差速器。 
对于一辆四驱越野车总共可以有三个差速器。从变速器输出的动力首先被传递给轴间差速器;由它把动力经传动轴分配给前后驱动桥;到达驱动桥的动力再由各自的轮间差速器分配到左右半轴。 

对于全时驱动车辆,上述三个差速器都装备得有,其四个车轮可以以各自不同的转速转动,四个车轮可以按照各自不同的瞬时(相对于地面的)附着力自动获得不同的扭矩分配,于是,即使路况恶劣,车辆仍然可以获得良好的驱动性。而对于大多数非全时四轮驱动越野车,没有装备轴间差速器,须用手动操纵把前后桥锁在一起,以进入四轮驱动状态。此时,前后车桥以相同转速转动,前后轮之间的转速差只能由轮胎在地面的滑转来补偿。 

差速锁 

在全时驱动技术中这是一个核心的设计问题,对车辆路面行驶性能的表现影响巨大。对于有三个差速器最简单形式的全时驱动系统,因为差速器的等扭矩作用,车辆可能会因为任何一个车轮失去附着力而动弹不得。解决的办法就是用差速器把失去牵引力的那个车轮的半轴锁住,使该车轮对动力分配不再发生影响。因四轮驱动车辆在不良路况行驶的机会较多,差速锁的运用意义重大,当今市场上的全时驱动车辆都采用了不同形式的差速锁。让我们来看看它的演变历程。 

之三:差速器演变历程之一:奥迪QUATTRO 

奥迪公司首先成功地运用高性能的永久四轮驱动系统------QUATTRO,于1981年在欧洲推出,1983在美国推出 (也许在美国说turbo Quattro coupe更为人知,在全球范围内Ur Quattro更为有名)。装备该系统的这些车在汽车拉力赛上取得了巨大的成功,赢得了数届桂冠,使整个感到业界振奋,因为在这之前,四轮驱动与高速行驶性能从未联系在一起。尽管出现于1966年的Jensen FF是装备全时四轮驱动(以及刹车防锁止系统)的第一辆汽车。但在商业运用上那是一次失败。是奥迪公司取得了全时四驱的革命性的突破,改变了公众意识,并被记入史册。 

在八十年代期间,奥迪公司在其产品中大量运用该系统,并以QUATTRO命名该车系。第一代QUATTRO只是在中间差速器和后轴差速器各安装了一个简单的差速锁,遇到麻烦时其中的一个单独或两个同时作用把汽车从困境中解救出来。当中间差速锁止时,前后桥各有一个车轮滑转,并无驱动力,换句话说,前后桥各自仅有一个车轮驱动车辆。当中间差速和后桥差速均锁止时,仅有一个前轮产生驱动力驱动车辆。这些奥迪车的差速器均为手动操控,这给司机带来了很大的不便,在需要用到差速器的时刻,司机们本就专注于换档和方向的控制。另外,奥迪公司发现许多司机总是忘记解除差速锁在用过之后(这会给差速系统本身带来破坏性的后果)。 

之四:差速器演变历程之二:自动锁止差速器

于是,四驱差速系统的发展进入了自动锁止差速器时期。首先被引入的是VC(粘性耦合器),其原理是在一个壳体里装入硅油,输入轴和输出轴通过VC壳体里粘性的硅油连接而非机械刚性连接。VC的引入允许输入轴和输出轴之间存在转速差。 

粘性耦合器有两种根本不同的运用方式: 

一些制造商使用常规差速器与VC协同使用,此时VC的功能如同一个差速锁,在情况需要时自动作用。三菱EclipseGSX,Subarus手波全驱等车是这种形式。 

奥迪公司在发展Quattro的时候,也在研究VC,并想出了一个完全不同的使用VC的方法。在这种情况下,VC是作为一个中间差速器来使用,炮制出一个部分时间自动锁止的四轮驱动系统。运用这种形式的车辆基本上是前轮驱动的车,后轮随动滑转,VC吸收了微小的转速差。当前后轮速度差增大到VC对硅油的搅动使得前轮的扭矩开始传到后轮的临界状态时,车辆进入四轮驱动状态。与前者的区别在于该系统是一个自动锁止的部分时间四轮驱动系统。而前者是一个自动锁止的全时四轮驱动系统。 

之五:差速器演变历程之三:Torsen差速器

接下来出现的是Torsen(Torque Sensitive意思是扭矩感应)差速器,运用于奥迪公司的第二代Quattro系统。在70年代后期奥迪公司发展第一代Quattro系统期间,FF(VC专利权的所有者)曾试图接近该项目但被奥迪公司拒绝。Torsen差速器由美国Gleason公司发明,它具备VC的一切长处而避免了VC的所有缺点。 

Torsen差速器是一套由蜗轮和蜗杆组成的纯粹的机械系统,在车轮没有产生滑转的情况下,向两种边输出轴各分配一半的扭矩;在一边车轮产生滑转的情况下,Torsen差速器会向另一边车轮输出更多的扭矩,而不是象传统的差速器那样把滑转的车轮半轴锁止。扭矩分配的比例可高达80/20。由于是全机械装置,Torsen差速器的锁止动作是渐进却快速的,因而平稳,少冲击;而VC的锁止动作是瞬时完成的,由于液体联轴器的粘性作用,锁止动作的发生还有一个轻微的滞后。具有扭矩感应特性的Torsen差速器在车轮产生滑转动作开始之前就能对车轮滑转预先感应,而不是在车轮已经滑转后才开始较正。Porsche在其Carrera 4上也放弃了使用VC,他们觉得VC较不易控制,因为其锁止特性是指数性的而非线性的。 

更为重要性的是,在没有施加外力的情况下,Torsen差速器在制动时并不锁止,容许速度差异,因而四个驱动轮可以各自以不同的速率独立转动。Torsen差速器只在有外力存在的情况下才会锁止,而VC不论是在加速还是在制动时都进行锁止。Torsen差速器是扭矩感应特性,而VC是旋转感应特性。 

VC的旋转感应特性曾给工程师们带来许多麻烦。刹车防抱死系统几乎全靠探测四个车轮的转速差才能正常工作。因而,当变速器强迫四个车轮以相同速率转动时,会严重影响ABS的功能。 

工程师们想尽办法来解决这个问题。三菱公司在其第一代GSX上采取让ABS延时工作的方式,但后来最终决定对ABS和VC的工作过程进行状态控制,各自在限制性的状态下工作以避免相互干涉。而大众公司只是简单地通过一个附加离合器的作用,在制动踏板被踩下时解除四轮驱动。大多数其它汽车也采用类似的断开四轮驱动的方式。Lancia Delta Integrale,这款非常成功的拉力赛赛车甚至走得更远,在制动踏板被踩下时,它通过发动机电脑控制对功率输出进行一个细微调整以减少VC的拖动! 

减少VC拖动的最简便的方式是降低耦合器油的粘度。但这也意味着降低了VC的锁止能力。这种方式易于为主要行驶在铺装路的车辆所接受。在VC上作文章的好处在于简单且成本低,并非技术先进因而有吸引力。 

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