全时四驱——解析四款全时四驱系统.pdf

维普资讯 I 嘲 1 9 8 0 年 Qu a t t r o 面世 奥迪设计师 声称 早晚有一天 全时四驱会像四轮 碟式制动一样流行 当时很多人都把它 看作是一种销售宣传口号 但今天的奥迪 用全时四驱武装了它的每一款车型 而各 大 厂商也在 争先恐后 的加入全 时四驱的行 列 为什么四轮驱动会得到大 家的重视 四轮驱动的最新技术又是怎样 性能 全时 四驱不 需要司机来操作接合 系 统 没有低速范围 按照需求自动分配前 后轮扭矩 全时四驱通常是一种公路驾驶 系统 提高公 路驾驶性和全天候 性 而不 是越野性 四驱系统 的分类 四轮 驱动顾名思 义就 是汽 车的四个车 轮都能得到驱动力 发动机的动力被分配 T i me 4 WD 全时四驱 分时四驱的使 用可分 两种状态 一种 是两驱 汽车只有两个车轮得到动力 与 普通汽车没 有区别 另一种则 是四驱 此 时汽车前后轴以一定的比例分配动力 分 时四驱历史悠久 其优点是结构简单 可 靠 性高 分 时 四驱 主 要 用于 硬 派 越野 车 上 目前最 为先进的 四驱 系统 已经能够实 现0 1 O O 到 1 0 0 0 的前后轴动 力分配 差 速器锁 止机 构也 由电脑控制 利用单个车 轮的动力输出拖困极大的减小了对驾驶技 术 的要 求 分时 四驱 的代表 车型为陆虎卫 士 吉普切诺基 三 菱帕杰罗和丰 田陆地 巡洋舰 全时 四驱 是使汽 车四个 车轮 一直保持 动力输出的 四驱 系统 若要细分全 时四驱 系统 可分成 固定扭矩分配 前后多以 5 0 5 0 1 1 例分配 和变扭矩分配 前后动 力分配比例可变 两大类 全时四驱也有 很长 的历史 可 靠性更大 但其耗油 量也 虽然前驱和后驱仍是主流 但其驱动形式的先天缺陷决定了它们必将被四轮驱动淘 汰 至少在大排量的车型上是这样的 F WD F r o n t Wh e e l D r i v e 大多数轿车都采用前轮驱动 发动机将动力直接传输到 l 前轮 前轮既是驱动轮又是转向轮 大约6 0 的车身重量都集 中在前轴 在操控表现上 趋于转向不足 相对于后驱车更适宜家用 提供了更好的行驶安全性 但 前轮要承受大 约7 5 的制动力 全部的驱动力和转向 所 以前轮的磨损要比后轮严重很 多 R WD R e a r W h e e l Dr i v e 传统 豪华轿 车和跑车通 常采用后 驱 车 重更容 易接近 5 0 5 0 的分布 可 以提供比前驱车更灵活 的车身动态 R WD 与F WD S I 动情况正相反 l 因为后轮负责驱动力的输出 前轮负责汽车转向 各司其职 操控性高于前驱车 当加 速时车身重心向后转移 提高了后轮的抓地力 所以大马力的车型大多选择后驱 与前 驱车相比 不足之处在于传动轴和后轴差速器将限制车内空间的运用 并造成后排地板 l 的 凸 起 i 维普资讯 较 大 全时 四驱 系统主要 用于电子化程度 很 高的越野车和轿车 其 中较为有名 的是 奥迪 的q u a t t r o 驱系统 如广州本 田C R V 北 京现 代途胜和丰 田R A V 4 上使用 的全 时四驱系统 平 时是 以前 驱为主 当前轮 打滑时 动力才会部分转 移到后轮 帮助 前轮使 汽车脱离险境 这种 四驱系统 的优 点是结构较简单 重量较小 几乎不增加 油耗 两种 四驱系统的优劣 分 时四驱依靠操作分动器实现 两驱 与 四驱的切换 由于大多没有装配中央差速 器 所以在四驱挡上不能在铺装路面上使 用 也不能顺利转 弯 这是 因为分 时四驱 一 般 没有 中央 差速器 而无法调整前后轴 的转速所致 汽车转向时 前轮转弯半径 比同侧的后轮要大 需要更大的转动角 度 因此前轮的转速要比后轮快 以至四 个车轮走的路线完全不一样 所以分时四 驱只可以在车轮能获得一定的打滑时才挂 上四驱 一 回到摩擦 力大的铺装路面应 立 即换 到 两驱 不 然轮 胎 差速 器 传动 轴 分动器 的磨损都相 当大 甚至被损 坏 硬派越野上的分时四驱系统大多装配 了差速器锁 一旦锁止 四个车轮的转速 将完全相同 拥有非常高的通过能力 这 是全 时四驱所不具备 的 全 时四驱有三个差速器 除 了前后轴 各有 一个差速器外 在前 后驱动轴之 间还 有 一个 中央 差速器 汽 车在转向时 前后 轮的转速差会被中央差速器吸收 所以全 时四驱无须驾驶 员根 据不同铺装路面而手 动 变化 有些全 时四驱的 中央差速器 比较 先进 它会自动控制中央差速器的锁止 所 以全时 四驱 的越野 性能已经较 为高强 应付 常见路面完全不成 问题 Qua t t r o 奥迪是世 界上第一个大批量 生产全 时 四驱轿车 的厂商 其Qu a t t r o 全时四驱技术 在轿 车上的大量运用 已有2 5 年 的历史 在 1 9 8 0 年3 月的 日内瓦车展 上 奥迪8 0全 时 四驱轿车的设计师声称 早晚有一天 全 时 四驱会 像 今 天 四轮 盘 式 刹车 一 样流 A4 Ou a t t r o T or s e n L S D不同状态下 的工作示意 杆R 始工作 分配到 萎 5 加 最 大 扭 矩 可 达 墨 前 轮 的 3 倍 西 一 H 3 后轮获得更大的扭矩 前 h 轮得到的扭矩减小 r 醚五 蟊 前后扭矩大小最大 邕 瞳 j l 可达到5 倍的差距 曩 L 嘲幽 蜗杆齿轮组的作用 前轮扭 霎3 5鬟 倍 前 轮 的 E 曩 转 速 低 于 后 轮 曩 H f 维普资讯 看来 这位设计师的预言已经 r弋Qu a t t r o 使 用手 控 限滑 差速 用了T o r s e n L S D 差速器 装配 O 的8 O 轿车在赛车场上所向披 8 1 8 2 连续3 年获得WR C 世界 量产 车型上得到大量运 用 今 奥迪轿车都有装i Qu a t t r o 的型 l 为奥迪引以为荣的技术亮点 F 仿效 奥迪Qu a t t r o 在WR C的 众 多公司纷纷加入全 时四驱行 旗 亚D e l t a S 4 福特R S 2 0 0 6 R 4 丰 田Ce I i c a GT 4 三 菱 R 和斯巴鲁翼豹WR X 等车型 E 代初 由于电子控制技术的 巨 辆 牵引力和平衡稳定控 制系统 大多数的厂商停止了对全时四 一步 研发 因为这些主动 安全 c 比全 时四驱更低 的成本实现行 但奥迪和斯 巴鲁却从未放弃全 因为全时四驱的良好操控性 够被 车身稳定控制系统完全替 纪 初 奔驰和宝马等对手再次 I 驱系统时 奥迪已经远远走在了 速器 芰 们 已经 说 过 全 时 四驱 拥有 分 别控 制前轮 后轮 和前后 配 然而传统差速器并不 能满 劣路 面和极 限状态下对操 控性 要 求 于 是 L i mi t e d S l i P 奥迪A4 To r s e n D i f f e r e n t i a l 限滑差速器 简称L S D 便 产生 了 当轮胎打 滑时 L S D 能锁住驱 动 轴 使 差速器暂 时失效 L S D 差速器作 为 全 时 四驱 系统 的技 术核心 其 中较有 名气 的是T o r s e n L SD Ha l d e x L S D Vi s c i o u s C o u p l i n g L S D 粘性耦合器 它们具有 不 同 的特 性 下 面 我们 就 来 看看 这 几种 L S D差速器 Tor s en L SD 奥迪Qu a t t r o是T o r s e n L S D 的代表 它为纯机械 的L S D 差速器 T o r s e n L S D 将 扭矩分配到 四个车轮上 如果遇 到不 良路 面导致某一车轮抓地力减小时 T o r s e n L S D 能作 出快 速反应 最多能 将7 5 的扭 矩传向转速更慢的车轮 使车辆具有优异 的循迹性 T o r s e n 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 不存在着磨损 并 实 现 了 免 维 护 纯 机 械 机 构 使 T o r s e n 雾 分 t 0 维普资讯 装配大众高尔夫4 Mo t i o n 的H a l d e x 系统 L S D 具有优异的可靠性 T o r s e n 新 一 代也 就 是 第3 代 T 一 3 差速 器是理想 的 中央 差速器 T 一 3 仍然 在行星 齿轮外圈使用了蜗轮式齿轮 但它的结构 更加紧凑 外观尺寸也更小 正常情况下 的扭矩分配是5 0 5 0 T 一 3 前后 的扭矩分 配从6 5 3 5 zJ 3 5 6 5 线性分 配 T 一 3 双差 速器系统可以直接提供前左 前右 后轮 3 向扭 矩输 出 非常适 合于 以前驱 为基础 的全时 四驱车型 作为最主要的 四驱轿车 生产商 奥迪一直在坚持使用T o r s e n 差速 器 现在使 用T o r s e n 差速器用于全 时四驱 车型的公司越来越多 有福特 通用 奥 迪 丰田和大众等公司 在今天这个电控 的时代 纯机械 系统以它的牢 固可靠性 而 保持着独 有的位置 T o r s e n 的工作愿理 从T o r s e n 差速器的结构视图中我们可 以看到双蜗轮 蜗杆结构 正是 它们 的相 互啮合互锁以及扭矩单向地从蜗轮传送到 蜗杆齿轮 的构造 实现 了差速器锁止功 能 正是这一特性 限制 了滑动 在弯道行驶 没 有车轮打滑时 前 后差速器的作用相当 于传统差速器 蜗杆齿轮不影 响半轴输 出 速度的不 同 如车 向左转时 右侧车轮 比 差速器快 而左侧速度低 左右速度不同 的蜗轮能够严密地匹配同步啮合齿轮 此 时蜗轮蜗杆并没有锁止 因为扭矩是从蜗 轮到蜗杆齿轮 当右侧车轮打滑时 蜗轮 蜗杆组件发挥作用 如是传统差速器将不 会传输动力到左轮 对于T o r s e n L S D 差速 器 此时快速旋转的右侧半轴将驱动右侧 蜗杆 并通过同步啮合齿轮驱动左侧蜗 杆 此 时蜗轮 蜗杆特性发挥作用 当蜗杆 驱动蜗轮时 它们就会锁止 左侧蜗杆和 右侧蜗杆 实现 互锁 保证 了非打滑 车轮具 有足够的牵引力 Hal de x L SD 大众从 1 9 9 8 年开始使 用的4 Mo t i o n 驱系统 是H a l d e x L S D 式限滑差速器的代 广 都是A 4 的后轴 但上 图是Qu a t t r o 型号 表 该 系统首先使 用在 第四代 高尔夫4 Mo t i o n 型号上 H a l d e x 为瑞典的一家专业 厂商 H a l d e x L S D为多片离合器式主动差 速器 并采用 了电脑控 制 中间差速器与 后 差速 器相邻 内部充 满了润滑油 并依 靠 润滑油控制离合器 通 常情 况下发动机 输 出扭 矩全部传送到前轴 这时与一辆普 通 前驱车完全一样 当前后轮的转速差达 到一定的幅度后 油压便大幅增加 离合 器啮合 动力传输到后轴 至于究竟传多 少扭 矩到后轴则 由电脑 控制 通常情况下 是5 0 5 0 分配 在极 限状 态 下也 可 实现 Ha l d e x 结构 示意图 维普资讯 S 6 0 AWD 电子 控制 系统 0 1 0 0 的扭矩分配 也 就是将所 有的扭矩 传给后轮 Vi s c i ou s C ou p l i n g L SD V i s c i o u s C o u p l i n g 粘性耦合器 式 L S D中央 差速 器使 用在 许 多小 型 游玩 S U V 中 例如东风本田CR V 的全时四驱 系 统 就 是 V i s c i o u s C o u p l i n g V i s c i o u s C o u p l i n g 由许多摩擦片和钢片组成 并将 其密封在一个空腔内 在密封的差速器内 充满了特殊的粘性液体 这些液体能够快 速的大幅度的改变粘度 通常情况前后轴 速度相差很小 摩擦片和粘液是相对稳定 的 所有的动力都传递给前轮 当前轮打 滑时 前后轴的转速差大大提高 粘液受 到搅拌使摩擦片和钢片粘合在一起 使后 轮得 到牵 引力 粘性耦合L S D 差速器 属于 速度感应型 没有打滑时扭矩不能向后轴 发动 机控制单元 传输 利于燃油经济性 当打滑时 扭矩 可5 0 5 0 分配到前后轴 因为液力传动不 能像机械传动 那么快捷 所 以V i s c i o u s C o u p l i n g 存在着一定的延迟性 但它重量 轻 造价便宜 所以它的实用性非常高 Su p e r Ha n d l i n g A l l W h e e I Dr i v e 不久前 本 田公 司在其顶级 车 型 L e g e n d 上 装 配 了 一 种 称 为 Super Handl i n g A I I W h e e I D r i v e 的 四 驱 系 统 该 系统不仅 能调节前后轴 的 扭矩分配 而且能同 时分配左右轮胎的输 出扭矩 因此控制电脑可 以依据路况和车 身动态等将扭矩在四个车轮上作最合理的 分配 前后扭矩分配比率可以从3 0 7 0 变 化到7 0 3 0 后 轮左右扭矩分配从1 0 0 0 到 0 1 00 Super Handl i ng A