原理解析丨四轮驱动系统的结构分类与运用介绍

17天前 汽车大师 讲堂

汽车驱动轮产生的牵引力受到地面附着性能的影响,并且与汽车质量的大小成正比。为了改善汽车的操控性能,特别是为了提高在低摩擦系数路面行驶的动力性和稳定性,许多汽车采用了四轮驱动(4WD)系统。例如奥迪A6汽车采用的全时四轮驱动系统,能够把发动机的动力有效地分配在4个车轮上,配合托森(Torsen)机械式中央差速器,确保4个轮胎都能有效抓地,因而具有优良的越野性能,在公路上高速行驶时,也可以保持很好的稳定性和安静性。

1.四轮驱动系统的结构与特点

(1)四轮驱动系统的结构。

四轮驱动汽车的传动系统由离合器、变速器、传动轴、分动器、前万向传动装置、前驱动桥、后万向传动装置以及后驱动桥等部件组成。

(2)四轮驱动系统的分类。

四轮驱动系统大致分为临时(分时)四轮驱动和全时四轮驱动两种形式。

临时四轮驱动汽车有一个缺陷,就是在四轮驱动状态下进出车库时,汽车会突然停顿,甚至发动机熄火。这是由临时四轮驱动系统前轮和后轮直接连接的结构引起的。在汽车转弯时,前轮和后轮的转动情况存在差异,这种差异成为汽车运动的阻力,所以产生了汽车突然停顿的现象,因此转弯时需要切换到两轮驱动状态。为了解决这个问题,设计了全时四轮驱动系统,它采用了中央差动齿轮,虽然前轮和后轮有转动差异,仍能发出动力,所以进库时也可以保持四轮驱动状态。

新款四轮驱动系统的差速器分为3种结构形式:

一种是粘滞耦合器式中央差速器装置,一般配6速手动变速器;

另一种是转矩分流传递耦合器装置,一般配CVT无级变速器;

还有一种是通过电子控制的液压离合器进行转矩调节的行星齿轮中央差速器装置,一般配3.6L发动机和5速自动变速器。

(3)四轮驱动系统的优缺点

①优点。

使汽车具有比较好的转弯稳定性、直行稳定性、起动和加速性能、爬坡性能以及雪地等恶劣路面的行驶性能。例如奥迪四驱汽车采用可锁式冠形齿轮差速器,冠形齿轮差速器属于可锁式中间差速器,具有非对称动态力矩分配功能,它的优点是牵引力更大,集成度更高,体积小巧,不需要保养,不需要驾驶人的任何操作。

②缺点。

四轮驱动汽车的外形比较高大,而且轮胎的花纹比较粗短。四驱汽车不可避免地存在传动系统结构复杂、整车装备质量大、传动效率偏低等问题。另外,成本、振动及噪声也比较大,当转弯半径小并以临时四轮驱动方式行驶时,会出现转弯“制动”现象。

(4)典型四轮驱动系统简介。

以雷克萨斯RX350汽车全时四轮驱动系统为例,在该四驱双泵系统中,后差速器总成上装备了液压离合器和后差速器机构,两轮驱动(2WD)和四轮驱动(4WD)的转换机构内置于后差速器总成中。在正常条件下,汽车由前轮驱动。根据前轮驱动力和路面条件的不同,系统会在瞬间将适当的驱动力传递给后轮,实现两轮驱动与四轮驱动的自动转换,无需驾驶人在2WD和4WD之间操作。另外,双泵系统在前进档制动时,会自动撤销后轮的驱动力,这样有利于ABS系统的正常工作。

在雷克萨斯LS600hl(5.0LV8发动机,混合动力系统)汽车传动系统及其内置的中央差速器中,采用了“转矩感应式LSD”,它能根据行驶条件自动地向前、后轮分配最佳的驱动力。在一般道路行驶时,为偏重后轮的驱动力分配比40:60,能够根据情况切换为50:
50或30:70,实现了可与6.0L发动机相媲美的动力性能和基于四轮再生制动的低燃耗率。

2.四轮驱动汽车的合理运用

(1)四轮驱动汽车轮胎的运用。

四轮驱动汽车应当装用全天候轮胎,即无论哪个季节、在什么路面上都可以使用的轮胎。全天候轮胎是一种经过改良的轮胎,具有钢束带斜线帘布层以及区间式密刀槽胎面花纹,用以提高轮胎的附着性,增大侧滑阻力,因而同时具备普通轮胎和雪地轮胎的特点。但是,全天候轮胎若在平顺路面上使用,高速时的操纵稳定性比普通轮胎稍差一些,噪声也略大一些。

在外观上,全天候轮胎与普通轮胎相差无几,只是在轮胎侧面有一排英文字母“ALLSEASON”,它表示该轮胎适用于各个季节。有的全天候轮胎在轮胎侧面标有英文字母“M+S”,表示该轮胎适用于泥泞路面和雪地。
四轮驱动汽车应该适当缩短轮胎换位的里程。对于前轮驱动汽车,一般情况下每行驶8000km时进行轮胎换位,但是四轮驱动汽车应当每行驶6000km就进行轮胎换位。
另外,保持四个轮胎的品牌、花纹以及外径尺寸完全相同,对于四轮驱动汽车显得尤其重要。一辆大众途锐4.2L四轮驱动汽车,当车速在5km/h以下直线行驶时,右后轮处发出
有节奏的“咯哑、咯哑”异常响声,并且伴有车身振动,但是转向时没有这种响声。检查所有传动件(包括球头)和橡胶垫,都没有问题,控制单元也没有存储故障码。拔下分动器电动机导线侧插接器,故障现象消失。最后发现是前后轮胎的外径尺寸不一致,引起前后桥产生不同的轮速。在全时四轮驱动装置中,驱动力矩在车桥间无滑差的情况下均匀地分配到前、后桥上,如果车桥差速锁传感器检测到车桥间存在转速差,将由分动器控制单元计算出转矩差,并通过步进电动机调节膜片式离合器,施加所需的制动压力,力图使前、后桥车轴无滑差产生。但是,由于前后轮胎的外径尺寸不同,前、后桥始终存在着转速差,因而在后轮处发出有节奏的“咯噔”异常响声。如果这种状况持续下去,有可能造成分动器步进电动机因工作温度过高而损坏。

(2)应当避免前桥和后桥之间长时间高转速补偿或者高负荷运行,否则对可锁式冠形齿轮差速器有损伤。

(3)牵引全时四轮驱动汽车时,不要让两个车轮旋转、另外两个车轮固定。也就是说,类似奥迪A7的四驱结构汽车,不允许在抬起前桥或后桥的情况下由拖车牵引。具体牵引方法应当遵循该车型维修手册的规定。

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  • 😒 来都来了,不说点啥?