四轮驱动小知识 - 图文

2026/4/27 0:12:59

四轮驱动小知识

关于LSD与TCS,对角打滑,单轮打滑的情况与脱困技术:

汽车一般用的行星齿轮式差速器,特性上会把动力优先流向阻力小的车轮。什么车轮阻力最小?答案就是空转(打滑)的车轮。所以一般当一个车轮打滑时,该车轮所处的车轴就整个没有前进动力了。比方说,左后轮打滑了,那么整个后轴的动力就会全部流向那个打滑的车轮,结果整个后轴就没有前进力了。这时候如果是四驱车,轴间差速系统能够将一部分动力传到前轴,而前轴又没有车轮打滑的话,车子就可以通过前轴的驱动力带动前进。

轴间差速系统是四驱系统的灵魂,两驱车是没有这个轴间差速系统的。从原理上说,是用什么方式把动力分配到各个车轮上去;从机械上说,就是用什么机械形式去联接前后车轴。现在常见的轴间动力分配方式有几种:1)多片离合器,2)粘性耦合器,3)机械式差速器,4)机械式分动机构(齿轮箱)。其中(1)和(2)是可以做到驱动力变化分配的,(3)和(4)的动力分配灵活性和可变性较低,或者固定不可变。

车型举例:

1)多片离合器:新奇骏,逍客,新胜达,途胜,科帕奇 2)粘性耦合器:欧蓝德,森林人(CR-V是这一类的变种) 3)机械式差速器:超级维特拉

4)机械式分动箱:老款帕杰罗,北京吉普2020

可以看到,大多数主攻城市和公路的SUV,都倾向选择(1)和(2),主攻越野用途的倾向选择(3)(4)。这是由两大类四驱系统的特性决定的,(1)多片离合器或(2)粘性耦合器,这两者可以比较自如地分离或接上前后轴(通常是通过电磁吸盘控制),因此两驱或四驱之间切换比较快,一般可以在行进中进行切换,而且四驱状态下,前后轴的动力分配还可以动态变化。而(3)机械式差速器和(4)机械式分动箱,它们由于是机械式连接,一般不能自由地改变前后轴的连接状态,比如,如果是恒时四驱,则前后驱动轴之间的驱动力是不能变化的(维特拉就是这种);如果是分时四驱,则两驱和四驱的切换必须在停车或很低速挂空档的情况下才能进行(北京吉普2020就是这样)。

看了这些,大家就能理解为什么公路派SUV用(1)和(2),因为在公路上,我们需要的是驱动力灵活变化,要“因时而变”,比如路很好时,没必要用四驱就用两驱,这样可以省油。真的要走烂路了,四驱能够在需要时才用上(两驱和四驱的自由切换),而且要用多少才用多少(四驱时前后驱动力的自由分配),这样可以最大程度做到经济性。

为什么越野派SUV用(3)(4)?因为越野时的路面状况是多变的,而且变化很快,可能这瞬间这个车轮打滑,那瞬间又变成另一个车轮打滑,如果是(1)(2)两种系统,就需要变来变去,很麻烦,效果也不会好,用纯机械固定式四驱,就不用变来变去,可以比较从容地应对障碍,更重要的是可靠,因为变化少,纯机械,所以更可靠,不易出故障。

说完差速方式,再说说里面的一些附加装置,其中最重要的就是前后差速锁,通常在车上以“Lock”来表示。上面说到的四种动力分配结构,都可以做到将动力分配给前后轮,但这个分配比例可能是变化的,尤其是当前轴或者后轴遇到特别大或者特别小的机械阻力(例如前轮在过坎而后轮在滑地上)时,这个阻力会作用于中央反动系统,使前后动力分配不均匀。这时候中央分动锁的作用就大了,它通过机械或者电磁吸紧的方式,让前后轴获得一个固定不变的动力分配比值(通常是50:50),无论前后轴的行驶状况如何变化,前后各自获得50%的动力,这个比例恒定不变。

有了前后差速锁,就可以解决轴间打滑的情况。例如两个前轮都打滑了,但两个后轮都附着力良好,那么后轮凭借其活动的50%动力就可以推动车子前进。 什么是“对角线打滑”?

前后差速系统负责前后轴之间的动力分配,但动力分到了每个轴后,还要经由差速器被分配到两边的车轮上。续着上面的例子,就算有前后差速锁,使前后轴各有50%的动力,但只要前后各有一个车轮发生打滑,这50%动力还是会经由打滑的车轮流失掉,导致车子无法前行,这就是我们对比测试中反复提到的“对角线打滑”现象了。对角线打滑一般发生在两种情形下,一是行驶在起伏不平的地形上,前后各有一个车轮被地面“架起”离地,出现空转打滑;二是车子行驶在冰面或者泥泞地面,任何一个车轮都有可能打滑。

下图是讲解什么是对角线打滑

第一种情况其实在真正的越野中出现并不多,因为车很少会被对角线“架起”而达到平衡状态(像跷跷板那样),通常出现这种情况时,车的某个角总会因为比另一个角重而自动“倒”下去,使得一个车轴的两侧车轮都着地。但这时如果遇上着地的车轮处于松土或泥泞上,就跟不着地的情况一样了。同样,如果处于平地但车轮处于泥泞、松土或者冰雪上,无法提供摩擦力,那也会出现“对角线打滑”。

“对角线打滑”只是一种典型情况,实际上前后车轴各有一个车轮,无论是否形成对角线,都一样是这种情况。例如左侧两个车轮同时完全打滑,动力的流失跟对角线车轮打滑是一样的。

上面我已经分析了对角线车轮打滑形成的原因,下面我们来看看有什么方法可以对付这种情况。

首先,前后轴之间的差速器锁,对于对角线车轮打滑是没有办法的,因为它已经完成了它的本分工作——把50%动力各分给前后轴,够公平的了,剩下的应该是各个车轴自己处理的“内部分配”问题,也就是“轮间差速”的问题。

谈到轮间的差速,我们又回到传统差速器特性来——如何改变传统差速器喜欢将动力传给阻力小的车轮的这个天性?答案有三: (1)采用机械式限滑差速器, (2)采用差速器锁,

(3)通过制动方式阻止车轮打滑。

先说(1),限滑差速器。限滑差速器英文名LSD,是机械式差速器的一种特殊门类,它由于内部采用特殊结构(具体说起来又要一大篇,有兴趣可以到网上查),可以用机械原理将动力传递给阻力大(而不是阻力小)的车轮。最著名的机械式LSD是“托森(Torsen)差速器”,奥迪就是用它。限滑差速器顾名思义就是限制打滑,它可以限制某个车轮的打滑程度,或者让两侧车轮之间的转速差始终被限制在一个特定值内,所以当一个车轮打滑到一定程度时,另一个车轮就要跟着转动,例如左后轮打滑,右后轮很快就会跟着转起来,于是就可以推动车子前进。斯巴鲁森林人2.5T的后轮就采用了这种机械式LSD。

再说(2),差速器锁。这跟中差锁的原理一样,将差速器锁止起来,让它失去差速的作用。这时候左右车轮转速完全一致,那么就算有车轮腾空,也不会空转了,由抓地的那个车轮提供前进动力。

最后说(3),制动方式阻止车轮打滑。它的原理是,对腾空或者空转的那个车轮单独施加一个制动力,把那个车轮“抱紧”,让那个车轮的阻力比触地的车轮的阻力更大。根据差速器的原理,动力会流向阻力较小的那个车轮(也就是触地的车轮),于是就有动力前进了。这个方式其实是巧妙利用了差速器的“天性”,强制性地让动力流向触地的车轮。

不过要做到这样,制动系统必须具有单独对某个车轮施加制动力的能力,这通常要借助到电子稳定系统(如ESP,VDC等)的控制模块。所以,要做到这种效果,就首先要有电子稳定系统,然后在系统的传感器和作动软件上加进一个小程序,使之能特意去感应车轮打滑或空转并且作动。这种利用电子系统的方式也被称为“电子式限滑差速”或“刹车式限滑差速”,日产奇骏的B-LSD功能就是这类。

上述三种轮间差速的方式都是有效果的,细究起来又各有长短,其中(2)是彻底锁止,(1)和(3)属于一定程度的限制。(2)差速器锁是最可靠耐用的,但它会极大地影响转弯性能;而(1)限滑差速器主要强处在于提高过弯的抓地力,越野时传动效能有限,而且成本高;(3)电子锁的好处是没有外加的机械机构,成本较低,但极限情况下的耐久可靠性又不如(1)和(2)那么好。

大家应该可以自己总结,怎样才能对付对角线车轮打滑呢?答案就是要“搞定”轴间和轮间的差速(即前、中、后差速)。如果轴间、轮间差速器都能抑制


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