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四驅(qū)車上的分動(dòng)箱，原理。

該怎么傳動(dòng)。: 問提問者：網(wǎng)友 | 2018-04-28

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傳統(tǒng)分時(shí)四驅(qū)的分動(dòng)箱最早的四驅(qū)技術(shù)，是基于提高車輛的通過性開發(fā)的，我們把它稱作越野四驅(qū)。這類車型的鼻祖威利斯吉普，就是二戰(zhàn)美軍為了加強(qiáng)前線步兵和指揮官作戰(zhàn)的機(jī)動(dòng)性開發(fā)出來的。它采用的分動(dòng)箱是最基本的分時(shí)四驅(qū)分動(dòng)箱，是一種純機(jī)械的裝置。這種結(jié)構(gòu)的分動(dòng)箱，在掛上4驅(qū)模式的時(shí)候，前后軸是剛性連接的，可以實(shí)現(xiàn)前后動(dòng)力50∶50的分配，對(duì)于提高車輛的通過性非常有利。另外由于它的純機(jī)械結(jié)構(gòu)，可靠性很高，這對(duì)于經(jīng)常在缺少救援的荒野行駛的車型是至關(guān)重要的。即使到現(xiàn)在，仍然有大量的硬派越野車采用這種分動(dòng)箱，就是基于它這個(gè)特點(diǎn)。下面我們就來看看這種分動(dòng)箱的基本結(jié)構(gòu)和原理。在此類車型的分動(dòng)箱擋把上，我們會(huì)看到2H、4H、N、和4L的切換擋位。當(dāng)掛2H時(shí)，此類車型就是一臺(tái)后驅(qū)車，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過變速箱以后，通過一根傳動(dòng)軸直接連接到后軸上。而分動(dòng)箱的作用，就是在變速箱上，再引出一根輸出端，并通過靜音鏈條，將動(dòng)力傳遞到前軸的輸出軸。當(dāng)然，這并不是直接連接的，否則就無法切換4驅(qū)和2驅(qū)了。事實(shí)上，它是通過兩組齒輪實(shí)現(xiàn)分離和連接的，它的結(jié)構(gòu)和原理類似于變速箱的一軸和二軸。切換時(shí)，扳動(dòng)分動(dòng)箱的擋把，通過撥叉將動(dòng)力與前傳動(dòng)軸接通和斷開。與現(xiàn)在主流的帶同步器的變速箱不同，這個(gè)部位的切換是沒有同步器的，它需要轉(zhuǎn)速與輪速的完全匹配。這就是這種分動(dòng)箱的基本原理。但實(shí)際情況并不會(huì)這么簡單，為了提高通過性能，這類分動(dòng)箱還會(huì)有一個(gè)加力擋，也就是擋把上的4L模式。在變速箱上，有一個(gè)齒比更大的齒輪，當(dāng)掛上這個(gè)齒輪時(shí)，能提供比日常駕駛高很多的主傳動(dòng)比。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們需要掛4L時(shí)，必須經(jīng)過一個(gè)N擋，此時(shí)變速箱會(huì)將動(dòng)力與每個(gè)傳動(dòng)軸分開，而掛上4L時(shí)，將接通這個(gè)齒比更大的齒輪。這個(gè)切換的過程，也是沒有同步器的。知道了這個(gè)原理，我們再來看看此類分動(dòng)箱各個(gè)模式的操作特性。熟悉傳統(tǒng)越野車的車友都知道，這種分動(dòng)箱，在2H和4H之間切換時(shí)，不需要停車，一般可以在80公里/小時(shí)的時(shí)速下自由切換。而切換到2L時(shí)，則必須停車切換，否則根本掛不進(jìn)去，這是為什么呢？無論是2H模式還是4H模式，動(dòng)力一直是與后軸接通的，后輪的輪速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速完全匹配。而此時(shí)只要車輪沒有打滑，前輪與后輪的輪速是一樣的，因此在2H與4H之間切換時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與前輸出軸的轉(zhuǎn)速是匹配的，即使沒有同步器，也完全可以進(jìn)行切換。因此在2H模式和4H模式間切換，完全可以在行車中進(jìn)行，不需要停車切換。但到了4L模式的轉(zhuǎn)換時(shí)，情況就完全不同了。從4H切換到4L模式，需要先將分動(dòng)箱切換為N擋，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力與每個(gè)車輪都斷開，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為怠速工況。此時(shí)如果掛4L，車輪的輪速與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)很難匹配，相當(dāng)于一臺(tái)不帶同步器的車行駛過程中想掛一擋，這顯然是很難的。這種分動(dòng)箱前后軸之間是沒有差速器的，因此在附著力高的公路上駕駛只能掛2H，4驅(qū)模式僅僅是在沙石路面以及OFF-ROAD路段為提高通過性而設(shè)計(jì)。因此采用這種分動(dòng)箱的四驅(qū)車一般都是硬派越野車，它在OFF-ROAD路段很厲害，但在公路上則表現(xiàn)平平。早期的分時(shí)四驅(qū)，是完全靠手動(dòng)切換的，發(fā)展到后來，出現(xiàn)了電動(dòng)切換的分時(shí)四驅(qū)，它的基本原理與手動(dòng)切換的分時(shí)四驅(qū)是一樣的，只不過所有的切換是通過電機(jī)來完成罷了。全時(shí)四驅(qū)分動(dòng)箱隨著四驅(qū)技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)不能僅僅滿足于只能越野的四驅(qū)車。在公路上，采用四驅(qū)技術(shù)的車輛能提供更好的驅(qū)動(dòng)力和操控性能，因此全時(shí)四驅(qū)誕生了。硬軸連接的四驅(qū)車不能實(shí)現(xiàn)公路四驅(qū)駕駛的最主要的原因，是它無法在公路上高速轉(zhuǎn)彎。因?yàn)樵谵D(zhuǎn)彎的時(shí)候，每個(gè)車輪所壓過的弧線長度不一樣，這就意味著每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速都不能一樣。事實(shí)上，前輪的轉(zhuǎn)速是會(huì)高于后輪的，如果剛性地把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過傳動(dòng)軸分配給前后車輪的話，那么前后車輪的轉(zhuǎn)速就必須保持一致，這個(gè)矛盾將導(dǎo)致前后車輪在轉(zhuǎn)向的時(shí)候發(fā)生轉(zhuǎn)向干涉。這在附著力低的沙石路面可以通過輪胎與地面的滑動(dòng)摩擦解決，而在干燥路面則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)力，讓車不能前進(jìn)，這就是我們常說的轉(zhuǎn)向制動(dòng)。為了解決這個(gè)矛盾，工程師在分動(dòng)器中加入了一個(gè)差速器，這就是我們現(xiàn)在常說的中央差速器。這個(gè)差速器是開放式差速器，結(jié)構(gòu)與前后軸的差速器一樣，變速箱的輸出軸通過行星齒輪組將動(dòng)力分配給前后軸。根據(jù)開放式差速器的原理，它可以調(diào)整轉(zhuǎn)速差。這樣的結(jié)構(gòu)是不是就算是全時(shí)四驅(qū)了呢？早期全時(shí)四驅(qū)的雛形確實(shí)是這樣的，但我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，這樣的四驅(qū)系統(tǒng)對(duì)于提高通過性來說毫無意義。我們知道，開放式差速器的功能是把發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力分配給受阻力小的車輪，如果一臺(tái)車上使用了三個(gè)開放式差速器（前后軸各還有一個(gè)差速器）來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速差的話，那么如果有一個(gè)車輪受阻力最小，動(dòng)力就會(huì)100%地傳遞給這個(gè)車輪。顯然這種四驅(qū)是毫無意義的。為了解決這個(gè)問題，不同的工程師采用了兩種不同的方案。一種是差動(dòng)限制器。我們已經(jīng)知道，開放式差速器會(huì)將動(dòng)力傳遞給受阻力較小的車輪，那如果我們給這輛車人為施加一個(gè)阻力，動(dòng)力自然就能傳遞給沒有打滑（仍然有抓地力）的車輪了。它的基本結(jié)構(gòu)是一種類似于離合器的裝置，只不過它有很多組，我們把它稱作多片離合器式差動(dòng)限制器。在差速器殼體和兩個(gè)輸出軸各有一組鋼片，它們相互交錯(cuò)，正常情況下互相之間是分離的。如果此時(shí)前輪打滑，它會(huì)將與前軸的離合器片壓合，從而將動(dòng)力更多地傳遞給后輪，后輪打滑的道理是一樣的。這種差動(dòng)限制器的種類有很多，有通過硅油實(shí)現(xiàn)的機(jī)械式（關(guān)于硅油的原理后文會(huì)詳述），也有通過電子控制離合器開合的電子式。在比較高檔的車型上，它的差動(dòng)限制器不僅解決車輪打滑的問題，還能起到主動(dòng)分配動(dòng)力的作用，甚至可以實(shí)現(xiàn)讓動(dòng)力從0-100%之間在前后軸自由分配。另一種則是中央差速鎖。它實(shí)際上相當(dāng)于在需要提高通過性的時(shí)候，可以將前后軸實(shí)現(xiàn)硬軸連接，動(dòng)力按照50∶50分配給前后軸。它的基本結(jié)構(gòu)是，在前后軸之間裝有摩擦鋼片，當(dāng)前輪或者后輪打滑時(shí)，機(jī)械裝置會(huì)通過電磁閥的控制將二者咬合實(shí)現(xiàn)50∶50的固定動(dòng)力分配。還有一種全時(shí)四驅(qū)的分動(dòng)器結(jié)構(gòu)，那就是著名的奧迪QUATTRO。它主要是通過蝸桿行星齒輪來實(shí)現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，這里就不再詳述了。它這種結(jié)構(gòu)能解決轉(zhuǎn)速差的問題，起到開放式差速器的作用，同時(shí)又能自動(dòng)將動(dòng)力分配給受阻力最大的問題，起到差動(dòng)限制器的作用。它可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力25%—75%之間的自由分配，而所有這些，都是通過它核心的托森差速器來實(shí)現(xiàn)的，更為神奇的是，這個(gè)托森差速器沒有用到任何電磁裝置，是純機(jī)械式的。無論多先進(jìn)的電子設(shè)備都有響應(yīng)滯后的問題，因此與其他廠家的技術(shù)相比，純機(jī)械的QUATTRO在響應(yīng)速度方面是無人能及的。當(dāng)然它也有弊端—結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、動(dòng)力傳遞損失大是它無法跨越的硬傷。與全時(shí)四驅(qū)匹配的還有電子差速制動(dòng)，主要是用來調(diào)整左右車輪的轉(zhuǎn)速差的，相當(dāng)于前差速鎖和后差速鎖。與差動(dòng)限制器相比，它的能量損耗較大，一般不用來實(shí)現(xiàn)前后車輪的動(dòng)力分配。適時(shí)四驅(qū)的分動(dòng)箱在此之后，有些廠家的工程師們發(fā)現(xiàn)，并不是所有路況都需要四驅(qū)系統(tǒng)的，例如在正常公路巡航駕駛的時(shí)候，只通過兩輪驅(qū)動(dòng)就完全能滿足所有的駕駛需求了。此時(shí)如果仍采用全時(shí)四驅(qū)，既不經(jīng)濟(jì)，也沒有必要。因此，在多數(shù)情況下只是兩輪驅(qū)動(dòng)，而在必要的時(shí)候自動(dòng)變?yōu)樗尿?qū)的適時(shí)四驅(qū)誕生了。適時(shí)四驅(qū)也有兩種解決方案，一種是以本田CR-V為代表的通過粘性連軸節(jié)實(shí)現(xiàn)；一種是以上一代的4-MATIC為代表的通過多片離合器實(shí)現(xiàn)。它們雖然都能達(dá)到正常時(shí)兩輪驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)自動(dòng)接通四驅(qū)的效果，但結(jié)構(gòu)和功能還是有區(qū)別的。CR-V為代表的這類適時(shí)四驅(qū)分動(dòng)箱結(jié)構(gòu)最為簡單，它是基于前橫置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的技術(shù)平臺(tái)，在兩驅(qū)方面，與之前的轎車平臺(tái)完全一樣。在此基礎(chǔ)上，工程師在變速箱上引出一根通往后軸的輸出軸，與后橋差速器之間，采用粘性連軸節(jié)連接。在這個(gè)連軸節(jié)里充滿了硅油，它的特點(diǎn)是溫度升高以后粘度也會(huì)迅速升高。在連軸節(jié)的輸出端和輸入端，都裝有一個(gè)葉片，就類似于液力變矩器的結(jié)構(gòu)。當(dāng)正常行駛前輪沒有打滑的時(shí)候，前后輪之間是沒有輪速差的，這個(gè)粘性連軸節(jié)里的兩根軸相互之間也就沒有轉(zhuǎn)速差。此時(shí)動(dòng)力是不會(huì)傳遞給后軸的。當(dāng)前輪打滑的時(shí)候，前輪的轉(zhuǎn)速將大于后輪，此時(shí)粘性連軸節(jié)里的輸入端轉(zhuǎn)速會(huì)超過輸出端，就如同液力變矩器一般，能夠?qū)?dòng)力傳遞給后軸。不僅如此，由于轉(zhuǎn)速差能導(dǎo)致硅油升溫而變粘稠，從而進(jìn)一步增加對(duì)動(dòng)力的傳遞，驅(qū)動(dòng)后輪。通過這個(gè)結(jié)構(gòu)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，它的響應(yīng)速度是比較慢的，而且動(dòng)力傳遞也很有限，很難將50%的動(dòng)力分配給后軸。但它的結(jié)構(gòu)簡單、成本低，對(duì)于以城市道路駕駛的SUV來說，基本能滿足其需求。上一代4-MATIC為代表的適時(shí)四驅(qū)分動(dòng)箱，結(jié)構(gòu)比粘性連軸節(jié)的適時(shí)四驅(qū)要復(fù)雜一些，與前面所說的中央差速鎖有些類似，它是通過電磁離合器來實(shí)現(xiàn)四驅(qū)接通的。它同樣是基于兩驅(qū)平臺(tái)開發(fā)出來的四驅(qū)系統(tǒng)，在變速箱的一端通過盆型齒輪引出一根傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞給前輪，之間靠多片離合器連接。它的接通與斷開的原理與之前說的中央差速鎖的原理類似，這里就不贅述了。它的好處是結(jié)構(gòu)比全時(shí)四驅(qū)簡單，響應(yīng)速度和動(dòng)力分配比粘性連軸節(jié)要好。隨著結(jié)構(gòu)的四驅(qū)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，現(xiàn)在有些車型已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的自由分配了，很多的官方宣傳把這種四驅(qū)也稱作全時(shí)四驅(qū)，事實(shí)上是不準(zhǔn)確的。與具備中央差速鎖的真正全時(shí)四驅(qū)相比，這種靠多片離合器實(shí)現(xiàn)動(dòng)力分配的所謂全時(shí)四驅(qū)，最多只能將動(dòng)力的50%分配給從動(dòng)輪，而且在轉(zhuǎn)彎時(shí)的動(dòng)力分配等方面，都無法達(dá)到真正全時(shí)四驅(qū)的水平。從本質(zhì)上說，這類四驅(qū)仍然只能稱作適時(shí)四驅(qū)，例如大眾的4-Motion……超選四驅(qū)分動(dòng)箱這個(gè)稱呼是三菱的，一直以來也被看做是三菱的看家技術(shù)。從分動(dòng)箱的擋把看，它更像是傳統(tǒng)的分時(shí)四驅(qū)系統(tǒng)，所不同的是，它是具備中央差速器的。當(dāng)掛上4H的時(shí)候，不僅能在沙石路面上高速行駛，也能在普通公路上實(shí)現(xiàn)公路四驅(qū)的功能。而它提供的4HLC和4LLC選項(xiàng)，則是鎖上了中央差速鎖的四驅(qū)模式，在這個(gè)時(shí)候，它與分時(shí)四驅(qū)的4H和4L的功能是一樣的。之所以三菱稱之為超選，實(shí)際上是因?yàn)樗人械乃尿?qū)系統(tǒng)可選擇的范圍都要多。一般的全時(shí)四驅(qū)車，只能選擇四驅(qū)行駛，在不需要四驅(qū)的時(shí)候，這樣的方式顯然不經(jīng)濟(jì)；而適時(shí)四驅(qū)雖然可以實(shí)現(xiàn)兩驅(qū)，但在四驅(qū)的時(shí)候無法達(dá)到真正的全時(shí)四驅(qū)的性能；分時(shí)四驅(qū)就不用說了，它完全不能實(shí)現(xiàn)公路四驅(qū)駕駛。而所有這些，超選四驅(qū)都能選擇—想經(jīng)濟(jì)性好，就掛上2H，想公路全時(shí)四驅(qū)就掛上4H，想達(dá)到與傳統(tǒng)分時(shí)四驅(qū)一樣的通過性，就掛上4HLC或者4LLC。: 回答者：網(wǎng)友

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