四轮驱动技术介绍ppt课件

.,汽车四轮驱动技术,.,第一部分四轮驱动汽车基本知识介绍,第二部分典型SUV四驱系统简介,第四部分丰田陆地巡洋舰四驱系统,内容提要,第三部分奥迪全时四轮驱动（quatrro),第五部分VW-4MOTION,.,第一部分四轮驱动汽车基本知识介绍,简要介绍：四轮驱动汽车的概述四轮驱动的主要装置驱动系的总布置形式四轮驱动的分类,.,四轮驱动汽车的概述,.,在两次世界大战期间，交通技术得到了飞速发展。在1914-1918年的第一次世界大战中，为了运送大量的兵员和武器弹药，已经事业了四轮驱动载重车，其运动性和可靠性已超出马车之上了。,在第二次世界大战中，由于吉普车具有优良的越野性能而名噪一时。艾森豪威尔把吉普车列为“赢得战争的三大武器”之首。,在1939-1945年的第二次世界大战中，四轮驱动军用车辆成为了机动部队的交通工具，在战争中广泛应用。尤其是产量高达64万辆的吉普车更是名声远扬，甚至有人认为是吉普车使盟军取得了战争的胜利。,四轮驱动汽车的概述,.,GulfMiller赛车是印地安纳波利斯国际汽车大赛的参赛机车，是500级别四轮驱动汽车的改进型。该车于1938年问世，人们对其评价并不很高。,四轮驱动汽车的概述,.,四轮驱动汽车的概述,.,FergusonP99赛车是1961年开发的新型四轮驱动赛车,四轮驱动汽车的概述,.,quatrro在意大利语中，quattro的含义就是“四”。,四轮驱动汽车的概述,.,奥迪100Quattro轿车在1980年上市，这是将四轮驱动应用于高性能轿车的典型代表。这一设想引起了人们注意。接着研制出来的Quattro拉力赛车取得了很大成功，获得了广泛的好评。Quattro拉力赛车的四轮驱动系有了若干改进，但基本布局与原型车无大变化。,四轮驱动汽车的概述,.,四轮驱动汽车的概述,.,四轮驱动汽车的概述,快,慢,快,慢,.,干涉现象,四轮驱动汽车的概述,导致急转弯制动现象,.,四轮驱动汽车的概述,.,四轮驱动汽车的概述,.,ABS机构不能有效控制,四轮驱动汽车的概述,四轮驱动ABS装备G传感器用于识别附着系数小的路面,.,四轮驱动汽车的概述,.,四轮驱动汽车的概述,.,四轮驱动汽车的概述,.,四轮驱动汽车的概述,.,四轮驱动汽车的概述,.,四轮驱动汽车的概述,.,四轮驱动汽车的概述,.,四轮驱动汽车的概述,滑！,.,四轮驱动汽车的概述,滑！,.,四轮驱动汽车的概述,滑！,.,四轮驱动汽车的概述,非铺装路面,.,四轮驱动汽车的概述,滑！,附着力小,附着力小,附着力小,附着力小,未锁止,未锁止,未锁止,锁止,附着力小,附着力大,附着力大,附着力小,.,LandCruiser,四轮驱动汽车的概述,如何锁止？,.,.,VisciousCoupling,黏性联轴器,.,黏性联轴器安装于半轴与差速器外壳之间，产生差动限制扭矩,四轮驱动汽车的概述,.,.,.,粘性联轴节的优点在于，如果适当的变更内外板形状、两板之间的间隔，适当的选择硅油的特性，可以使粘性联轴节的扭矩分配特性非常柔和而且连续，很适合于前差速器的差动限制，多用于四驱轿车和轻型SUV越野车。VisciousCoupling存在着一定的延迟性，但它的重量轻、造价便宜，所以实用性较高。,总结：黏性联轴器的特点,.,液压多片摩擦离合器限制方式,往中间差速器,中间差速器传递来往差速器壳体的动力,中间差速器不受限制,.,万向联轴节,.,叉式联轴节,.,等速联轴节,.,四轮驱动分类（参考）,.,第二部分典型SUV四驱系统简介,TorqueSensing(Torsen),LimitedSlipDifferential,.,车型一：梅塞德斯奔驰G级,.,四轮驱动系统：全时四驱，中央、前、后机械式差速锁，越野低速挡，制动干预系统（包含牵引力控制系统的电子稳定程序ESP）,对于G级来说，全车的特色就体现在这套全世界独一无二的驱动系统上，它是目前尚处于量产阶段的世界上唯一一款装有前、中、后三个机械式差速锁的SUV。在与越野低速挡的配合下，G级拥有目前SUV中最强的极限通过性能。并且由于制动干预系统的辅助，使得其铺装路面性能与混合路况性能也具备很高的水准，唯一失分的地方在于：常规差速器本身不具备限滑功能，在连续变化路面表现不是很好，制动干预系统的极限控制能力有限。,当之无愧的越野之王，四驱系统对于其他路况的行驶也具有优势。,.,车型二：JEEP牧马人RUBICON,4060万,.,四轮驱动系统：手动牙嵌式的可接通四驱，前、后机械式差速锁，4.11：1越野低速挡,牧马人RUBICON同样代表了当今的最高级越野水准，高达4.11：1的越野低速挡以及前后桥的机械式差速锁，保证了它的极限越野能力甚至可与G级并驾齐驱。但其劣势同样明显：纯粹手动操纵的可接通式四驱系统虽保证了强大的可靠性，但由于缺少自动化限滑辅助设备，导致这套驱动系统对于混合路况以及铺装路面的行驶毫无优势可言。正是这两条软肋抵消了它在极限通过性能上的优势，所以虽然特点鲜明，但综合性能并不值得称道。当然，这款车的追求者们显然可以对前两项指标熟视无睹，因为纯正的越野血统才是它真正的精髓所在。驱动系统与它类似的车型还有日产途乐和丰田陆地巡洋舰7系。只是前者缺少了一个前差速锁，极限通过性能会打一些折扣。,.,车型三：保时捷卡宴/大众途锐,.,.,.,四轮驱动系统：全时四驱，中央、后液压多摩擦片锁止机构，越野低速挡，制动干预系统（同样包含牵引力控制系统的电子稳定程序ESP/保时捷稳定管理系统PSM）,卡宴和途锐是一对采用几乎相同驱动系统的姐妹车型，所以将它们放在一起讨论。它们的驱动系统几乎整合了当今世界上最先进的辅助装置。对于越野行驶来说，它们的中央、后液压多摩擦片都可以预先手动100%锁止，并有越野低速挡的支持，可以达到极高的极限通过性能，可以说这是仅次于G级和牧马人RUBICON的高超水准。对于铺装路面性能和混合路况性能，这套驱动系统的优势更是不在话下。特别是具有跑车血统的卡宴，它在正常行驶状态时前后动力分配达到理论最佳值38：62（途锐为50：50），并在保时捷稳定管理系统的辅助下，成为了当今拥有最强公路行驶性能的SUV。,.,对于混合路况而言，它们的中央、后多摩擦片机构也可以由电脑根据附着力的差异自动控制，而且控制方式也是线性的，并且还有一套反应迅捷的制动干预系统作为坚实的后盾，帮助它们可以迅速、细腻地在四只车轮间灵活自由地分配动力输出。它们的驱动系统堪称完美，如果想在它们的驱动系统上再找到一点瑕疵的话，唯一的不足可能就是前面所阐述过的，液压多摩擦片机构极限状态下不如机械式差速锁可靠性强。保时捷和大众以前从未有过制造SUV的历史，但这对后起之秀却给了很多拥有高深资历的前辈们一个不小的冲击。其实，类似这套驱动系统的整合方式，也被当今世界上一些顶级SUV所采纳，路虎发现3/揽胜SPORT，以及新款梅塞德斯奔驰ML/GL级都凭借类似的驱动系统成为了同级别中的“路野双雄”，但由于最先采用这套驱动系统的车型是卡宴和途锐，而且“后来者”们也完全无法从根本上超越这两位“创始者”，所以可以说，卡宴和途锐仍然代表了当今驱动系统的最高水准。,.,车型四：奥迪Q7,.,如果说到当今最著名四轮驱动系统的话，“奥迪QUATTRO”一定会成为焦点。的确，这套大名鼎鼎的系统经历了3代，25年的发展历史。它最初的诞生还是房车大奖赛上。为当时的奥迪车队立下了无数战功，创下了无数纪录，也成为了当时一项具有划时代意义的革命性创举，可以说，就是QUATTRO开创了轿车搭载四轮驱动系统的先河，也为整个汽车工业的发展做出了巨大的贡献,QUATTRO最核心的装置就是中央扭矩感应自锁式差速器，它可以根据行驶状态使动力输出在前后桥间以25：7575：25连续变化，而且反应十分迅速，几乎不存在滞后，而且有电子稳定程序的支持，更进一步提高了动力分配的主动性。由于是从赛车场延伸至民用领域的产物，所以这套系统在铺装路面的性能可以得到满分，同时由于自动化程度很高，而且扭矩感应自锁式差速器的反应迅捷，在混合路况的表现也能得到满分。但如果真正进行极限越野的话，它就会明显地暴露出劣势所在：没有可以预先100%锁止的限滑装置，扭矩感应自锁式差速器和制动干预系统的极限辅助能力实在有限，而且缺乏可以将扭矩成倍放大的越野低速挡。当然奥迪的工程师们说，Q7本来就是一部并不注重越野性能的新型SUV，所以它的定位以及消费群体或许就说明了越野对于它来说纯粹是“附属产品”。,Torsen,.,.,车型五：路虎揽胜,.,四驱系统：全时四驱，中央扭矩感应自锁式差速器，越野低速挡，制动干预（整合了牵引力控制系统的DSC动态稳定程序，和HDC陡坡缓降控制系统）,揽胜和揽胜运动版（SPORT）的驱动系统是完全不同的，二者的性能也存在很大差异。其实单从字面上看，揽胜比起Q7来说，无非是增加了越野低速挡和陡坡缓降控制系统HDC而已。但实际上，这两项配置对于提高车辆的越野能力有着十分重要的意义。先说说HDC，它是一套用于下坡行驶的自动控制系统，在系统启动后，驾驶员无需踩制动踏板，车辆会自动以9km/h的速度行驶，并且能够逐个对超过安全转速的车轮施加制动力，从而保证车辆平稳下坡，此时制动踏板只是用于被动防止打滑。现在有很多车辆都配备了这类系统，比如前面提到的卡宴/途锐，甚至是丰田PRADO，但在这之中，最出色的无疑是路虎的HDC，因为它是所有车辆中下坡行驶速度最慢的，也是最安全的。由于路虎与宝马有过一段“姻缘”，所以HDC也被移植到了X5上。有了低速挡，也就意味着揽胜的攀爬能力更强。但与Q7有着共同的问题：不具备可以100%锁止的限滑装置，扭矩感应自锁式差速器的极限辅助能力有限，所以揽胜的驱动系统也显然不够“硬派”。对于铺装路面的行驶来说，它的道路综合性能比QUATTRO略逊一筹，不过依然值得称道，总体而言，揽胜无愧于绅士的精神，仅仅缺失了几分野性。,Torsen,.,车型六：丰田陆地巡洋舰100/雷克萨斯LX470,.,四驱系统：虽然属于同一车型系列，但丰田陆地巡洋舰100的四驱系统也分为很多种，以下就以最顶级版本为例；全时四驱，中央机械式差速锁，越野低速挡，制动干预系统（整合了牵引力控制系统的车辆稳定控制系统VSC）,陆地巡洋舰，总是给人以吃苦耐劳的印象，但实际上，那些真正扮演吃苦耐劳角色的陆地巡洋舰，所配备的四驱系统是一套与牧马人RUBICON类似的可接通式四轮驱动。今天这里的主角是它的顶级版本，相对而言，四驱系统也先进很多。其实与揽胜相比，本质性变化就是把中央扭矩感应自锁式差速器换成了常规差速器，并装有机械式差速锁。这一差别带来的实际功效就是，由于动力分配的自动连贯性降低，所以陆地巡洋舰100的铺装路面性能以及混合路况性能要比揽胜稍逊，但却换来了更强的极限通过性能以及可靠性。总体而言，这是有利于车型定位的装配。再有就是，如果装有前后桥差速锁，它的极限通过性能还会得到进一步提升。,.,车型七，沃尔沃XC90/宝马X3,.,.,四驱系统：液压多摩擦片式可接通四驱，制动干预系统（整合了牵引力控制系统的动态稳定程序DSC）,作为城市SUV的定位，它们拥有几乎相同的四驱系统沃尔沃的HELDEX和宝马的X-DRIVE。这套系统的工作方式就是，在前桥发生打滑的一瞬间，多摩擦片系统锁止，将动力传递至后桥，并以制动干预系统辅助。所以这套系统由于自动化程度很高，在混合路况的表现比较出色，能够提供更强的主动安全性，但对于越野行驶来说，显然连贯性不足，而且简单的系统也无法提供足够的可靠性。然而就定位而言，越野性能无足轻重。,HELDEX,.,配备QUADRA-DRIVE2系统的新一代JEEP大切诺基,.,四驱系统：全时四驱，中央、前、后液压多摩擦片机构，越野低速挡，制动干预系统（牵引力控制系统）,新款大切诺基可以选装一种新型的四驱系统QUADRA-DRIVE2，它就是由前、中、后三套液压多摩擦片机构外加越野低速挡组合而成。这在以前任何车辆上都是从未出现过的装配形式。可以说，这是兼顾越野性能和自动化程度的一个比较成功的结合方式。它的三套液压多摩擦片机构都是由电脑根据附着力状况自动控制的，几乎可以做到将动力灵活地分配于每个车轮，同时也具备了很高的自动性，这在混合路况能够十分明显地得到体现。但缺点固然存在：不能手动预先100%锁止，所以其极限性能必会受到影响。而且未装有电子稳定程序ESP，这对于公路行驶也是不利的。所以个人感觉新一代JEEP大切诺基的驱动系统虽然性能不俗，但归根结底，其设计还是存在一定缺陷的。,.,.,第三部分奥迪全时四轮驱动（quatrro),轿车四驱化的杰出代表,.,奥迪A4冰雪狂想曲,在意大利语中，quattro的含义就是“四”。奥迪用一个壁虎的标志来表示全时四驱系统，含义是像壁虎一样的抓地力,.,.,.,全时四轮驱动(quattro),很大的爬坡度拖挂行驶车辆负载变化行驶性能的稳定性,四轮驱动特点:,光滑路面行驶以很高的车速行驶艰难的越野路面行驶,.,差速器结构和功能,差速器的功用:当汽车转弯或在不平路面行驶时，使左右驱动车轮以不同的转速滚动行驶，从而避免车轮与路面的相对滑动造成轮胎磨损。,.,差速器力矩分配特点,差速器具有平均分配力矩特点,.,差速器力矩差速分配关系,左半轴扭矩:M1=1/2(MA-Mr),内摩擦力矩(Mr)=星行齿轮摩擦力矩+半轴齿轮摩擦力矩,转动快的半轴获得的力矩小,右半轴扭矩:M2=1/2(MA+Mr),转动慢的半轴获得的力矩大,？,.,.,M1,M2,MA,快,慢,行星齿轮自转,F1,F2,M1=F1*r,M2=F2*r,Mr=F1*r-F2*r=M1-M2,MA=F1*r+F2*r=M1+M2,M1=1/2(MA+Mr)M2=1/2(MA-Mr）,1,2,F1*r+F2*r,Mr,.,差速器的锁紧系数:K=Mr/MA,差速器力矩差速分配关系,转矩比:Kb=M2/M1=(1+K)/(1-K),K值为0.050.15,Kb值为1.111.35,对称式锥齿轮差速器特点总结1、总是将转矩近似平均地分配给左右驱动轮。2、当一侧驱动车轮因地面附着力小而空转，则另一侧驱动轮获得的转矩与打滑驱动轮上很小的转矩近似相等，致使车辆总牵引力不足而无法前进行驶。,显然，对于普通差速器K0，M1M2,.,轴间差速器的锁止功能,锁止功能1、在前、后驱动轮所处的地面附着力差异较大时，防止附着力小的车轮空转打滑。2、在制动过程中通过锁止的轴间差速器，抑制车轮抱死，缩短制动距离。,.,托森差速器(Torsen),驱动轴,空心轴,差速器壳体,前驱动轴,后驱动轴,.,托森差速器(Torsen)结构,.,托森差速器(Torsen)差速运转工作过程,前驱动轴,蜗杆/前轴,蜗轮/前轴,蜗轮/后轴,正齿轮/前轴,正齿轮/后轴,蜗杆/前轴,后驱动轴,锁紧系数K值为0.56转矩比Kb值为3.5,假如差速器壳体静止不动前驱动轴转速大于后驱动轴,.,托森差速器(Torsen)原理,锁紧系数K值为0.56转矩比Kb值为3.5,蜗轮、蜗杆传动,传动逆效率低,内摩擦力矩高,差速器的锁紧系数:K=Mr/MA,.,托森差速器(Torsen)差速功能,在转弯行驶中，经托森差速器的差速调整，前轴驱动轮的转速大于后轴驱动轮的转速,.,托森差速器(Torsen)转矩分配,在前、后轴地面附着力差异较大时，托森差速器的Kb值最大可达到3.5，即处于地面附着力大的车轴获得的扭矩比地面附着力小的车轴所获得的扭矩大3.5倍。这有利于车辆驱动行驶。,锁紧系数K值为0.56转矩比Kb值为3.5,.,平行轴式托森差速器(Torsen)T-2,.,四驱变速器示意图,.,四驱变速器结构图,.,Torsen机械式差速器的优点在于纯机械方式，能保证提供瞬间的响应和产生渐进的锁止力(曲线更平滑)，实现连续扭矩输出管理，没有时间上的延迟；另外，差速机构和锁止设备合二为一，使得结构更加紧凑，同时与传统的摩擦盘式自锁差速器相比，磨损更小，使Torsen具有优异的可靠性。但缺点是价格昂贵；在高负荷状态下易发热；另外，生产组装的难度也较大(T-1要将8个运动部件同时组装到一起)。,行驶安全性：中间差速器的锁止错误操作被避免。弯道的驾驶性能得到进一步的改善。防抱死系统和轴间差速器之间的利用限制被取消。,托森差速器(Torsen)特点,.,LandCruiserLandCruiserPrado,第四部分丰田陆地巡洋舰四驱系统,.,丰田陆地巡洋舰发展史,.,(新Prado),.,Chassis,TransferSpecification,车型：国产Prado4.0,.,Chassis,TransferSystemDiagram(OnlyforVF4BMmodel),蜂鸣器,驻车/空档位置开关,中间差速器锁止按钮,车速VSC显示灯中间差速器锁止显示灯A/TP显示灯,空挡位置开关,L档位置开关,分动器电控执行器中间差速器锁止转换电动机中间差速器锁止转换电动机限位开关中间差速器锁止位置开关,后差速器,前差速器,分动器,.,Chassis,AutomaticTransmission,ShiftIndicatorLight,.,Chassis,VF4BM,.,Chassis,分动器电控执行器(用于中间差速器锁止),TORSENLSD,*:TORSENisZEXELsregisteredtrademark,L/H档换档轴,中间差速器锁止转换拨叉轴,后输出轴,前输出轴,TransferShiftPatternL4F(LowgearcenterdifferentialFree)positionisaddedinVF4BMtransferOverallVF4B/VF4BMtypetransferwithTORSEN*LSDhavebeennewlydeveloped,.,.,Chassis,TransferCenterDiff.LockPositionSwitchCenterdifferentiallockpositionswitchisbuiltinactuator,NOTE:Non-disassemblePart,中间差速器锁止转换拨叉轴,电动机,中间差速器锁止开关,中间差速器锁止电动机限位开关,.,Chassis,TransferTORSENLSDComponentsT-3,差速器外壳,1号离合器盘,3号离合器盘,2号离合器盘,环形齿轮,行星齿轮,太阳轮,4号离合器盘,行星齿轮架,环形齿轮接合齿,太阳轮接合齿,.,Chassis,TransferTORSENLSDComponents,.,行星齿轮,行星齿轮架,差速器外壳,Chassis,TransferTORSENLSDNormaldriving,输入,太阳轮,环形齿轮,往前轴,往后轴,接合齿,接合齿,.,行星齿轮,行星齿轮架,差速器外壳,Chassis,TransferTORSENLSDNormaldriving,输入,太阳轮,环形齿轮,往前轴,往后轴,接合齿,接合齿,.,行星齿轮,行星齿轮架,差速器外壳,Chassis,TransferTORSENLSDNormaldriving,输入,太阳轮,环形齿轮,往前轴,往后轴,接合齿,接合齿,.,行星齿轮,行星齿轮架,差速器外壳,Chassis,TransferTORSENLSDNormaldriving,输入,太阳轮,环形齿轮,往前轴,往后轴,接合齿,接合齿,.,行星齿轮,行星齿轮架,差速器外壳,Chassis,TransferTORSENLSD正常行驶,输入,太阳轮,环形齿轮,往前轴,往后轴,接合齿,接合齿,往后轴,往前轴,.,Chassis,TransferTORSENLSDTORSENLSDautomaticallyadjustthetorquedistributionratioforthethreemodesaccordingtothewheelspeedconditiontoensurethedrivingstability,.,T-3型,.,.,F,F/2,F/2,.,Chassis,TransferTORSENLSD前轮转速=后轮转速,前轴,后轴,前轴:2/5x100=40后轴:3/5x100=60,扭矩分配前轴:后轴=2:3,前轴:后轴=40:60,.,Chassis,TransferTORSENLSD前轮转速后轮转速,往前轴,往后轴,行星齿轮,行星齿轮架,差速器外壳,输入,往前轴,往后轴,太阳轮,环形齿轮,接合齿,接合齿,.,行星齿轮,行星齿轮架,差速器外壳,Chassis,TransferTORSENLSD前轮转速后轮转速,输入,往前轴,往后轴,往前轴,往后轴,太阳轮,环形齿轮,接合齿,接合齿,Friction,Mr1,.,行星齿轮,行星齿轮架,差速器外壳,Chassis,TransferTORSENLSD前轮转速后轮转速,输入,太阳轮,环形齿轮,往前轴,往后轴,接合齿,接合齿,往前轴,往后轴,Mr,.,Chassis,TransferTORSENLSD前轮转速后轮转速,往前轴,往后轴,行星齿轮,行星齿轮架,差速器外壳,输入,往前轴,往后轴,太阳轮,环形齿轮,接合齿,接合齿,.,行星齿轮,行星齿轮架,差速器外壳,Chassis,TransferTORSENLSD前轮转速后轮转速,输入,往前轴,往后轴,往前轴,往后轴,太阳轮,环形齿轮,接合齿,接合齿,磨擦力,.,行星齿轮,行星齿轮架,差速器外壳,Chassis,TransferTORSENLSD前轮转速后轮转速,输入,太阳轮,