目录:
一、轮式车辆传动型式简介
二、机械式传动布置型式及传动原理
三、四驱SUV 轴间差速器结构型式及工作原理
四、电传驱动结构型式及工作原理
一、轮式车辆传动型式简介
4x2-前置前驱
前置前驱(FF-Front-engine, FRont-wheel drive layout) FF是现代小、中型轿车普遍采用的布置方案。
FF的优点是:降低了车厢地台,抗侧滑的能力也比FR强。缺点是:上坡时驱动轮附着力会减小;前轮由于驱动兼转向,导致结构复杂、工作条件恶劣,另外是空间狭小,动力总成和前悬布置困难。
优点
1.省略传动轴装置,减轻了车重,结构比较紧凑;
2.有效地利用了发动机室的空间,驾驶室内空间较为宽敞,并有利于降低地板高度,提高乘坐舒适性;
3.发动机靠近驱动轮,动力传递效率高,燃油经济性好;
4.发动机等总成前置,增加前轴的负荷,提高了轿车高速行驶时的操纵稳定性和制动时的方向稳定性;
5.简化了后悬架系统;
6.在积雪或易滑路面上行驶时,靠前轮牵拉车身,有利于保证方向稳定性;
7.汽车散热器布置在汽车前部,散热条件好,发动机可得到足够的冷却;
8.行李箱布置在汽车后部,所以有足够大的行李箱空间。
缺点
1.启动、加速或爬坡时,前轮负荷减少,导致牵引力下降;
2.前桥既是转向桥,又是驱动桥,结构及工艺复杂,制造成本高、维修保养困难。
3.前桥负荷较后轴重,并且前轮又是转向轮,故前轮工作条件恶劣,轮胎寿命短。
4.前轮驱动并转向需要等速万向节,其机构和制造工艺较为复杂。
5.一旦发生正面碰撞事故,因其发动机及其附件损失较大,维修费用高。
4x2-前置后驱
前置后驱(FR) 最早期的汽车绝大部分采用FR布局,现在则主要应用在中、高级轿车中。FR的优点是:轴荷分配均匀,即整车的前后重量比较平衡,操控稳定性较好。
缺点是:传动部件多、传动系统质量大,贯穿乘坐舱的传动轴占据了舱内的地台空间。
部分客车采用发动机前置、后轮驱动布置形式,同样发挥着爬坡稳定性、牵引性能优越的特点。近两年来,国内的车迷开始面临着这样的选择,即选择前置后驱(FR)还是前置前驱(FF)。
尤其是国产宝马与丰田锐志的投产,使得后驱车受到市场的关注。有人极力推崇后驱,认为它是“高档轿车的DNA”,也有人指出前驱技术其实是在“上世纪70年代后才真正兴起和在技术上得以完善的驱动形式”,目前,由于前置后驱的价格昂贵,仅有部分高级豪华轿车为追求行驶性能,依然采用这种较为传统的驱动形式,如国产宝马325i、530i以及档次更高的进口宝马轿车,宾利、奔驰、捷豹等其他豪华轿车也多采用前置后驱的驱动形式。
对于轴距超过3米车长超过5米的轿车来说,采用前驱已经非常困难了。
4x2-中置后驱(MR)
中置后驱(MR) 发动机放置在前、后轴之间,同时采用后轮驱动,类似F1赛车的布置形式。还有一种“前中置发动机”,即发动机置于前轴之后、乘员之前,类似于FR,但能达到与MR一样的理想轴荷分配,从而提高操控性。
MR的优点是:轴荷分配均匀,具有很中性的操控特性。缺点是:发动机占去了座舱的空间,降低了空间利用率和实用性,因此MR大都是追求操控表现的跑车。
4x2-后置后驱
后置后驱(RR) 早期广泛应用在微型车上,现在多应用在大客车上,轿车上已很少用,但保时捷911的“甩尾”则是因RR出名的。RR的优点是:结构紧凑,没有沉重的传动轴,也没有复杂的前轮转向兼驱动结构。
缺点是:后轴荷较大,在操控性方面会产生与FF相反的转向过度倾向。
目前大客车12米以上多采用后置后驱,原因是车辆太长,传动系统太长,但是缺点是换挡操纵系统控制精度下降。
4x4-四轮驱动
四轮驱动(4WD) 无论上面的哪种布局,都可以采用四轮驱动,以前越野车上应用的最多,但随着限滑差速器技术的发展和应用,四驱系统已能精确地调配扭矩在各轮之间分配,所以高性能跑车出于提高操控性考虑也越来越多采用四轮驱动。4WD的优点是:四个车轮均有动力,地面附着率最大,通过性和动力性好。
▲4x4轻型装甲车
4x2-商用车前置后驱
▲4x2牵引车
▲4x2载货车
6x4-商用车前置后驱
▲6x4载货车
▲6x4牵引车
▲6x2商用车前置后驱,第一桥是转向桥,第二桥是驱动桥,第三桥是支撑提升桥
8x4商用车前置后驱
▲8x4,1、2轴是转向轴,3、4轴是驱动轴
▲8x4,1轴转向轴,2、3轴驱动轴,4轴支撑提升桥
▲6x6越野车
▲8x8越野车
▲8x8重型牵引车
▲8x8重型牵引车,1桥转向桥,2、3、4桥驱动桥
▲8x8 电驱动
▲10x10,1、2桥转向驱动,3、4桥驱动,5桥转向驱动
▲12x12,1、2桥转向转向,3、4桥驱动,5、6桥转向驱动
▲14x14,1、2、3桥转向驱动桥,4、5、6、7桥驱动桥
▲16x16,1、2、3桥转向驱动,4、5桥驱动,6、7、8桥转向驱动
苏联时期,明斯克汽车制造厂(玛兹厂)出品的产品中最为著名的莫过于7900系列军用越野运输车。
其中八十年代中期出现的MAZ-7907,以12车轴、24轮全驱动的车身结构被人们认为是最夸张、最具谈资的一个型号。
MAZ-7900系列算是历史上有名的载重量巨大的越野运输车,产品里没有低于12轮驱动的,多则24轮全驱动,外形上完全是一只类似蜈蚣的多足动物。
尽管许多重型平板拖车的载重量都能与它相比,但是值得强调的是,7900系列是整体结构式车辆,而且其强大的越野底盘使得它可以爬坡涉水,适应多种复杂的地形。七十年代后期,苏联指示南方设计局研制一种集多种技术于一体的洲际弹道导弹,即RT-23弹道导弹。
RT-23内置10枚分导式核弹头,射程为10000公里(大概就是莫斯科到洛杉矶的距离),重量超过100吨,采用发射井布置和铁路机动布置。而MAZ-7907的设计制造初衷只有一个目的,就是为了运载RT-23洲际弹道导弹。
1985年,头两台MAZ-7907制造完成。该车总长28.1米,车架宽4.1米,驾驶室高4.45米,底盘采用了紧凑的12轴、24轮全驱动的结构,配备了独立的差速控制和独立悬架,并且前后4轴8轮均可转向,使得这庞然大物可以在原地转圈和掉头。
当时该车的最大载重量被定义为150吨,现在看来可谓是相当保守。7900最大的特点,也是和7900系列其他车型区分开来的一点是,动力源方面它并没有使用传统的柴油机,而是采用了两台型号为GTD的燃气轮机。
燃气轮机跟飞机发动机结构原理相似,利用压气机将外界大气压缩,进入燃烧室后与燃料混合燃烧,从而产生膨胀能量推动涡轮叶片做工。
曾经苏联的T80和美国的M1坦克也使用了燃气轮机,但后来新一代的坦克都重回了柴油机动力。燃气轮机动力强大,但输出功率难以控制,而当时7907搭载的燃气轮机总功率已达到1250马力。
为了解决这一问题,7907在24个车轮上装上了驱动电机,燃气轮机只作为发电机器,因此7907也可以称作是一台纯电动车。值得一提的是,近年美国厂商研发商用车的新动力系统也采用了这种方式。
二、机械传动布置型式及传动原理
▲乘用车前置前驱
▲前置后驱(4wd):发动机横置+纵置传动轴+独立悬挂螺旋弹簧+断开式后驱动桥
▲前置后驱:板簧+整体后桥
▲四驱皮卡:整体式车架+板簧悬挂+整体式后桥
▲四驱皮卡
▲4x4:发动机纵置+前独立悬挂驱动桥+后整体桥
▲6x4整体式双后桥
▲重型商用车后驱
▲重型商用车后驱
▲6x4:板簧悬挂+整体式驱动桥
▲重型商用车后驱
▲重型商用车:6x6整体式驱动桥
▲重型商用车:6x6整体式驱动桥
▲6x6:独立悬挂+断开式驱动桥
▲6x6:独立悬挂+整体式前驱动桥+门式驱动后桥
▲8x8:双A臂螺旋弹簧独立悬挂+断开式驱动桥
▲8x8H型 机械传动
▲捷克太拖拉:中央龙脊管式传动布置型式
▲捷克太拖拉:中央龙脊管式传动布置型式
▲捷克太拖拉:中央龙脊管式传动布置型式
▲捷克太拖拉:中央龙脊管式传动布置型式
▲捷克太拖拉:中央龙脊管式传动布置型式
▲捷克太拖拉:中央龙脊管式传动布置型式
▲捷克太拖拉:中央龙脊管式传动布置型式
三、4X4 SUV 轴间差速器结构型式及工作原理
梅赛德斯-奔驰G级:中央、前、后机械式差速锁
除了性能强劲的发动机,真正让奔驰G级车的地位无可撼动的,还有非承载式车身以及功能完善的四驱系统,奔驰G级车配备的全时四驱系统带有扭矩放大挡,同时还包含三把差速锁,厉害的是,即便你不会用差速锁,电子系统同样能帮你完成一定程度的脱困。
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四轮驱动车。
在与越野低速挡的配合下,拥有目前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。
分动箱的结构我们并不陌生,一般带有分动箱的越野车是发动机将动力直接传递给后轴,而只有在接通四驱模式之后动力才通过分动箱传递到前轴,这就是我们所说的分时四驱模式。
而G500的分动箱结构略有不同,下面这张图就是其分动箱的示意图
可以看到它并不是像分时四驱车型那样将动力直接传递到后轴,而是先传递到分动箱左侧的输入轴,然后经过中间轴再将动力传递到右侧的驱动轴上,这根驱动轴同时联通前桥与后桥,并且中间带有行星齿轮结构的开放式差速器,因此实现了全时四驱模式。
这种分动箱结构在一些越野车上也可以看到,例如路虎、老切诺基什么的都是用这样的方式。
缺点: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。
JEEP牧马人:手动牙嵌式前后机械式差速锁
牧马人在越野车中拥有无上的地位:标准的机械式分时四驱结构,前后整体桥式非独立悬架,保证车身刚性和可靠性。
分动箱内的扭矩放大挡可将扭矩放大4倍之多,这个数字在市场上所有越野车中是最高的。此外,它的前后桥轮间都配有电控牙嵌式差速锁,脱困能力也是顶级的。
牧马人高达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。采用越野低速挡以及前后桥的机械式差速锁,保证了极限越野能力。
(未完待续)