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應小伙伴要求,我就來講講四驅形式,今天先說越野車的四驅。從汽車誕生以來,驅動形式就是汽車設計的重要一環,我們的汽車驅動形式經歷了多次革命性改變,兩輪驅動早已經不能滿足駕駛者的需求,于是四驅便出現了。關于四驅系統的歷史就不占篇幅多說了,直接進入正題——四驅系統形式的詳解。
我把四驅系統按照功能大致分成兩種——越野四驅和公路四驅,兩者相輔相成,有許多相似的地方。你平常聽到的什么全時四驅、分時四驅、適時四驅,那都是為了賣車才搞出來的說法——“全時四驅”四個字也不是全能的代表,甚至個別時候和兩驅一樣不管用,其實真正還得看四驅傳動結構到底是什么樣的。
這篇先講越野四驅,我直接上圖(不好意思,又是我自己手畫的,因為寫四驅的文章太多了,不好意思用人家的圖,畢竟寫文章不是抄)。當然,我不會在這里講過于復雜的機械原理,而是盡量用最通俗簡單的描述讓讀者能夠看明白。
所有的四輪越野車,底盤基本結構都這樣——上到奔馳G,下到吉姆尼,老到二戰JEEP威利斯,新到哈佛H9,全這樣!不管什么分時四驅還是全時四驅,不管是帕杰羅的超選四驅,還是豐田普拉多的托森差速器全時四驅,又或是10萬元的哈佛H5,越野車的底盤四驅傳動結構都這樣——注意,我說的是帶大梁的越野車,不是SUV,這要分清楚。
事實就是這樣,在越野車中,全時四驅和分時四驅本質上沒有任何差別,單純只是分動箱里邊中央差速器結構的不同而已,所以奔馳G的四驅形式并不先天比吉姆尼高貴——大家一定要拋開附加值等等其他因素,就以一個機械產品來看待越野車,才能真正明白四驅的魅力。
事實上,越野車這種四驅形式是以后驅車平臺為基底,加上中央分動箱和前橋差速器,演變而成的四驅。
我在四驅圖上用藍色框給大家標出后驅平臺:
再標出中央分動箱和前橋差速器:
兩者加起來,就是后驅平臺四驅了。而不光越野車,其他的轎車和SUV,只要是后驅平臺的四驅車就都是這樣的結構。當然縱置發動機還有個例外(奧迪四驅系統),今后再詳細說。
只要明白了越野車的四驅形式后邊的就都好理解了,下面我們一個部件一個部件來看。發動機變速箱大家都知道,所以我先說差速器——不管前差速器、中差速器、后差速器,都是差速器,差速器干什么的,就是吸收轉速差的。
繼續以后驅平臺為例畫圖:
也許有人會問:為什么要裝差速器?因為汽車需要轉彎,而轉彎時會有內輪差,所以汽車必須要有差速器,沒有差速器汽車會無法轉彎。如上圖所示,簡單地說,差速器就是允許左輪和右輪轉速不一樣的裝置——允許只有一側車輪轉動而另一側不轉,前橋差速器也是同樣的道理。
接下來說分動箱和中央差速器。分動箱很簡單:就是四驅車輛除了有常規變速箱,還有一個需要駕駛者手動控制的、通常有兩個擋位的小變速箱,用來放大扭矩。
中央差速器本質上一樣是差速器,只不過是允許兩個前輪和兩個后輪有轉速差。但中央差速器是限滑差速器,這“限滑”二字很重要,中央差速器允許你前后輪有轉速差,但會限制轉速差——不同的中央差速器通過不同的限滑手段來把動力輸出給前橋。
中央限滑差速器有許多種形式,比如以帕杰羅一代超選四驅的粘性聯軸節中央差速器,二代超選四驅的多片離合器中央差速器,豐田普拉多、陸巡、LX570的托森中央差速器,奔馳G和拉達尼瓦的開放差速器等等。
實質上,多片離合器、粘性聯軸節和托森差速器這三種,與其說是差速器,不如說是一種軟性的動力傳遞器,從后輪把動力傳遞給前輪,這時就形成了所謂的全時四驅或者適時四驅。
裝備這三種中央差速器的車型,前橋的動力是通過中央差速器從后輪那“搶”過來的。為什么要用“搶”,就像文章前邊提到的,越野四驅是從后驅平臺來的,發動機驅動變速箱,變速箱把動力輸出到分動箱,分動箱直接把動力給后橋差速器從而驅動兩個后輪
所以簡單來說,發動機是直接驅動的后輪,與后輪是硬性連接,只要變速箱掛上擋,兩個后輪就會有動力,最起碼一只車輪轉動。這時候,中央差速器內部開始限滑,把動力傳遞給兩個前輪。
注意,由于車輛還是要轉彎,前后輪間還是有內輪差,因此中央差速器仍然要承擔差速功能吸收前后輪間的轉速差,所以,中央“限滑”差速器向前橋兩個車輪傳遞動力是軟連接,如果遇到特別大的阻力,超過中央“限滑”差速器傳遞動力的極限,前輪從后輪那“搶”過來的動力不足以驅動車輪轉動,這時兩只前輪就不轉了。
所以,那些所謂的全時四驅越野車,后輪是一直有動力的,而前輪的動力是軟連接,是“虛”的。
綜上所訴,裝備多片離合器、托森差速器、粘性聯軸節這三中央差速器的越野車都可以理解成:發動機通過變速箱帶動后輪轉,由后輪通過中央限滑差速器帶動前輪轉動。再精簡一下的描述是——發動機帶動后輪轉,后輪帶動前輪轉。(科學上并不嚴謹,但完全可以這么理解。)
中央差速器有兩個另類,奔馳G和俄羅斯的拉達尼瓦,這兩個都是“天生機械全時四驅”,這個天生機機械全時四驅和托森差速器機械全時四驅還不一樣——托森實質上仍然是個動力傳遞器,發動機驅動后輪,后輪再通過托森限滑向前輪傳遞動力;而奔馳G和拉達尼瓦的中央差速器就是個真真正正的差速器,發動機直接驅動中央差速器,中央差速器直接驅動四個車輪,簡單來說就是發動機直接帶動四個車輪轉——先天就是四驅,并不是后驅帶前驅形成的四驅。
別以為天生四驅就好,拉達尼瓦如果不掛中差鎖,只要有一個輪子打滑,整個車就走不了了。奔馳G的中央差速器應該是前后都帶限滑,相對比較高級,但我暫時沒有查到具體資料。
現在你明白了普通的差速器、中央限滑差速器、和所謂的全時四驅或者適時四驅是怎么來的了,下面開始介紹差速鎖:
如圖所示,由于后橋通過中央差速器傳遞給前橋的扭矩有限,如果后輪陷車打滑,前橋從后橋“搶”過來的動力不夠驅動車輛怎么辦?這時候中央差速器鎖就派上用場了。
如圖所示,中央差速器鎖鎖止(紅色的部分),對前橋和后橋強行硬連接,讓后橋的動力硬傳給前橋,而使前橋和后橋成為一個整體,這樣如果前輪或者后輪陷車,其余兩個輪子就有動力形成四驅,強行把車拉出來。
大家可能會有另一個疑問:那費這么大事裝中央差速器干什么,碰到問題的時候還得開差速鎖?所以,這就引出來了“分時四驅”——分時四驅的分動箱里其實沒有中央限滑差速器從后橋幫前橋“搶”動力,而是只有一個牙嵌離合器(其實也是中央差速鎖),所以只有硬連接和不連接兩種方式——也就是要么四驅,要么兩驅。
以后橋為例。如圖所示,由于后橋差速器的存在,出現一個輪子打滑、一個輪子沒有動力的情況時,打開后橋差速鎖鎖住后橋差速器。
如紅色部分所示,鎖住后橋差速器,讓左右后輪硬連接,形成一個整體,讓左右輪都有動力,前橋差速鎖也是同樣的道理。
所以,越野車最強硬的四驅模式是——分動箱開低速擋,前、中、后三把差速鎖(紅色部分)全部鎖住,強行讓四個輪子成為一個整體一起轉動。
至此,越野車的四驅形式基本就講完了,但我仍然想強調一下“限滑”差速器和機械差速鎖的區別。“限滑”差速器終歸只是限滑,比如現在使用最多的多片離合器式限滑差速器,在汽車上給多片離合器提供壓力的僅僅是個小小的電控液壓泵,能比得了工業上的大液壓站么?
(工業液壓站)
所以,限滑差速器的限滑能力真的有限,一碰到稍微大點的阻力,限滑能力根本就鎖不住各個車輪,終歸是不如機械差速器鎖的。比如前不久,一位越野界的大神開了一部“中央多片離合器限滑差速器”的四驅車型被困在了山上,就是因為中央限滑差速器和后橋限滑差速器失去了限滑能力,或者限滑力度不夠所以不能形成四驅。而當時另外一部分時四驅的小吉姆尼,由于牙嵌離合器的可靠鎖止,四驅良好,就輕松的過去了。這也是為什么像H9、撼路者、大切諾基這樣采用中央多片離合器限滑差速器的四驅車型不受越野大神們待見的原因。
但限滑差速器并不是沒有優點:由于限滑差速器不是硬連接,一直可以實現差速功能,所以是隨時可以轉彎的,這幫助越野水平一般的菜鳥越野玩家大大降低了越野的難度——比如要通過一段容易滑車的路段,如果是限滑差速器車型不用駕駛者進行其他操作,直接往上開就行了;但如果是帶差速鎖車型,在掛差速鎖或摘差速鎖時都需要停下車來操作。
最后要提醒的是,不管是前中后差速器鎖,還是分時四驅牙嵌離合器,掛上之后前后緩慢動動再開始走,摘差速器鎖之后,也要前后慢慢動動再正常跑——因為差速鎖有可能因為角度問題沒掛上或者掛一半,沒掛好差速鎖就走很容易打齒,損壞差速鎖,這都是復出“血淚的代價”后總結出來的經驗,所以要操作好差速鎖還是有一定難度的。
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