越野四驱基础知识

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越野四驱基础知识　　


一、车架
　　就像人的身体由骨架来支持一样，汽车也必须有一幅骨架，这就是车架。车架的作用是承受载荷，包括汽车自身零部件的重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等。现有的车架种类有大梁式、承载式、钢管式及特殊材料一体成型式等。

　　1.大梁式车架：
　　在港台汽车刊物中常称作梯形车架Ladder Frame，是最早出现的车架类型(从全世界第一部汽车开始一直沿用至今)。大梁车架的原理很简单：将粗壮的钢梁焊接或铆合起来成为一个钢架，然后在这个钢架上安装引擎、悬架、车身等部件，这个钢架就是名附其实的“车架”。大梁式车架的优点是钢梁提供很强的承载能力和抗扭刚度，而且结构简单，开发容易，生产工艺的要求也较低。致命的缺点是钢制大梁质量沉重，车架重量占去全车总重的相当部分；此外，粗壮的大梁纵贯全车，影响整车的布局和空间利用率，大梁的厚度使安装在其上的坐厢和货厢的地台升高，使整车重心偏高。综合这些因素可见，大梁式车架适用于要求有大载重量的货车、中大型客车，以及对车架刚度要求很高的车辆，如越野车(路虎 的Discovery，Defender)。传统越野车在良好道路上行驶时表现出重心过高的不良操控性，就是由大梁式车架所致。
　　2.承载式车架：
　　也称作整体式或单体式车架Monocoque Structure。针对大梁式车架质量重、体积大、重心高的问题，承载式车架是用金属制成坚固的车身，再将发动机、悬架等机械零件直接安装在车身上。这个车身承受所有的载荷，充当车架，所以准确称呼应为“无车架结构的承载式车身”(采用大梁车架的汽车车身则称为“非承载式车身”)。承载式车架由钢经冲压、焊接而成，对设计和生产工艺的要求都很高。
　　承载式车车架是目前轿车的主流，因为这种结构将车架和车身二合为一，重量轻，可利用空间大，重心低，而且冲压成型的制造方式十分适合现代化的大批量生产。但是除了开发制造难度高外，刚度(尤其是抗扭刚度)不足也是承载式车身的一大缺陷。这问题在日常用车上还不明显，但对于大马力、大扭力的SUV，要求有很高的车架刚度，普通承载式车身就显得刚度不足。

Freelander的承载式车身

XC90的前副车架

　　由于承载式车架将全车所有部件，包括悬架、车身连成一体，具有很好的操控反应，而且传递的震动、噪音都较少，这是大梁式车架不可比拟的。因此不仅是轿车，越野车也有弃大梁车架而改用承载式车身的趋势, 如近年的使用承载式车身的SUV(New Range Rover，Freelander，PajeroV73，XC90)。在提高车身刚度方面，目前主要采取的办法是优化车架的几何形状和采用局部增粗或补焊以加强抗扭能力。对于像Range Rover这样的大型SUV，使用承载式车架需要很高的技术。
　　3.副车架：
　　这是常常在车书中出现的新名词，副车架并非完整的车架，只是支承前后车桥、悬架的支架，使车桥、悬架通过它再与“正车架”相连，习惯上称为“副架”。副架的作用是阻隔振动和噪声，减少其直接进入车厢，所以大多出现在豪华的轿车和越野车上，如New Range Rover带有3个钢制副车架，用于安装前后悬架和中央差速器, Freelander有一个安装发动机的副车架。
　　二、梁式轴
　　采用梁式以后，传动轴等部件布置在桥壳内部，免受地面障碍的磕碰，也防止了灰尘的侵袭，非常适合在越野路况使用。在起伏不平的路面上，采用梁式硬轴的车可以更好地保持离地间隙。在Discovery车上，就采用了前后梁式轴。
　　三、差速器
　　车辆转弯时，其外侧车轮的运动半径要大于内侧车轮的运动半径。这意味着尽管它们有相同的动力来源，但内侧与外侧的运动速度却不同。
　　要允许这种速度差存在，就需要差速器。它的作用在于，当车辆直线行驶时，使各车轮以等速运动；而当车辆转弯时，使各车轮以差速(不同转速)运动。在两轮驱动的车辆上，动力传送到前轮或后轮，所以只需一个差速器。在四轮驱动系统中，前后轮皆用于驱动，所以需要三个差速器(如图所示)。多数差速器均为机械式齿轮驱动装置，粘液耦合器viscous coupling unit (VCU) 或多片式离合器multi-plate transfer clutch (MPT) 可同样起到差速器的作用，在四驱车中常用来取代中央差速器。

由于差速器允许车轮以不同转速转动，所以在泥泞等路面，当一个车轮打滑时，动力全部消耗在飞快转动的打滑车轮上了，其他车轮会失去动力。因此，在四驱车上，还需配有限制和防止打滑的装置，如差速锁、限滑差速器、ETC牵引力控制系统等。

	Discovery	Freelander	Defender	Range Rover
防止四驱打滑的装置	ETC牵引力控制系统，中央差速锁（选装）	粘液耦合器VCU（可同时起到差速器和差速锁的作用），ETC	中央差速锁，ETC	扭矩感应式中央差速器（具有自动锁止功能），ETC

　　限滑差速器：LSD(Limited Slip Differential)这一装置用于控制差速器的运动，是为防止轮胎打滑而设计的，可用于中央差速器或前后差速器。当车轮打滑时，通过对车轮之间阻力差异或转速差异的感应而工作。比较智能化，但不如差速锁简单可靠。

　　扭矩感应式差速器：在揽胜车上使用，本身就有限滑、锁止功能，与前款的黏液耦合器相比，工作更可靠，传递的力也更大。

　　四、差速锁

　　差速器的一个缺点是它将动力传递给需要最小牵引力车轮(或轴)。差速锁，顾名思义，起锁止差动的作用，并强制在每个车轮(或每个轴)间平分动力，以获得最大牵引力。Land Rover Defender 的有中央差速锁。在现在的Discovery上，差速锁是一个选装件。对于分时四驱，由于没有中央差速器，在挂上四驱时，实际上已锁死了前后传动轴。
　　五、粘液耦合器
　　粘液耦合器由充满硅脂的密封缸体组成。里面是两组带槽的金属板—— 一组与前轴相连接，另一组与后轴相连接。两轴间存在显著的速度差异时，金属板相对旋转，加热粘稠(粘性很大)的硅脂。粘稠的液体使金属板的旋转速度变慢，从而限制轴间的速度差异及前后轴间的滑转。实际上，VCU会将轴“锁”在一起(类似中央差速器中的机械锁装置)。当轴间的速度差异极小或几乎无差异时，粘液耦合器不工作。就是说它同时起差速器和差速锁的作用。Freelander 利用这一特性，防止车轮打滑。Lexus RX 300、Audi的Allroad也采用这用形式，但由于Freelander动力系统的低速档扭力较强，所以Land Rover将其归为永久四驱，而不是AWD全轮驱动。
　　六、多片传动器(MPT)

　　MPT 可作为防滑装置使用或代替差速器。它实际上是一组离合器，可逐渐接合与分离，以防止打滑和/或允许车轮进行差速运动。大多数MPT 是由计算机进行控制，通过轮速传感器确定何时接合/分离离合器。XC90即是采用这种装置。
　　对于粘液耦合器和多片离合器，动力的分配是变化的，平时动力主要在前轮(或后轮)，发生打滑后开始逐步结合，变化地分配动力。而机械式的差速器是固定比率分配前后动力。
　　七、分动箱

　　分动箱是用在4 轮驱动汽车上的一个副变速器，它将扭矩从变速器传递到前后传动轴。用于将两驱转换为四驱，或将四驱高速档转换为四驱低速档。在使用分动箱的低速档时，常可以将扭力放大一倍。在装有全时四驱的车上，分动器常成为中央差速器的组成部分。对于具有有两种传动比(即“高速”和“低速”档)的分动箱常俗称为加力箱。
　　八、越野参数

　　接近角、离去角、纵向通过角、爬坡度、涉水深度是越野车重要的技术参数。其中纵向通过角有两种说法，在国内常采用锐角表示。
　　九、四轮驱动的种类
　　四轮驱动Four Wheel Drive，简写为4WD。可分为以下四种
　　1、分时四驱(短时四驱) Part-time 4WD
　　分时4 轮驱动是4 轮驱动系统中最基本的驱动方式，行车时驾驶员可选择2 轮或4 轮驱动。如选用分时4 轮驱动，仅相当于将前后轮锁定在一起。此系统没有中央差速器，构造简单，生产成本低，所以价格便宜。它的运动部件较少，因此坚固耐用。选择4轮驱动模式后，将在前后轮之间平分动力，获得较高的牵引力。
　　所有分时四驱的4轮驱动模式不适于干燥甚至部分干燥的路面行驶，因为汽车没有中央差速器，无法让前后轮以不同速度旋转，汽车不能在路上的转弯处平稳地转向。所以分时四驱只有在车轮打滑时才可以使用四驱，一回到摩擦力大的硬地面应马上改回两驱，否则轮胎、差速器、分动器、传动轴都会损坏。较新的系统安装有自动轮毂，无须驾驶员下车手动操纵。分时4 轮驱动SUV如：北京212，以往中国引进的Jeep(吉普)切诺基(不是大切诺基)、日产途乐Patrol、国产的猎豹(三菱帕杰罗V31)、三菱速跑。
　　2、全时四驱 Full-time 4WD
　　从字面上可以这样理解：在所有路面均可以使用四轮驱动。在干燥的公路上行驶时，汽车可以使用两轮驱动，如车轮打滑，可以手动或自动接合4轮驱动。大多数全时4轮驱动系统还具备高低档分动箱(加力箱)，可在恶劣地形情况下使用分动箱(加力箱)的低速档，提供更大的四轮驱动力。全时4 轮驱动的主要缺点是：由机械、电子和液压件组成，比较复杂；对于手动转换四驱的车型，需预先判断路面情况再决定是否挂四驱，在判断不准或遇到紧急情况时，会丧失发挥四驱性能的时机；对于自动转换四驱的车型，车轮出现打滑后才能接入4 轮驱动，无法在出现打滑时立刻传递动力，时机同样会延误。总之，它是一个反应系统，而不是预动系统。使用这种系统的汽车有丰田霸道、国内引进的大切诺基4000、三菱帕杰罗V73。
　　3、永久四驱(恒时四驱) Permanent-time 4WD
　　永久4 轮驱动是最完善的驱动系统? 无论路况如何，汽车始终使用四轮驱动方式，没有两驱方式。这些系统一般具有高低档分动箱(加力箱)，可应付最恶劣的路面。动力传递给全部四个车轮，在公路上或越野行驶时均可获得最高的牵引力。它是使用最方便的系统，驾驶员介入最少。当然，这类系统一般不如全时4 轮驱动系统省油。并且，此系统更为复杂，生产成本也更高，所以车价也就更昂贵。通常像路虎 这样名声显赫的车型均采用永久四驱。永久四驱系列还包括丰田的陆地巡洋舰4700、凌志LX470、奔驰M级和大切诺基4700。
　　4、全轮驱动 All-wheel Drive
　　全轮驱动AWD 系统通常用于小客车及“轿车式”轻型SUV。这些系统的运行时类似不带加力箱的永久四驱，但其动力设计只是用来在城市使用。动力可按固定或变化的比率传递给全部四个车轮，无需驾驶员介入。动力系统低档扭力输出不够大，爬坡能力不强，无法在稍复杂的越野环境中使用。全轮驱动在几款轿车、及多用途运动车中是十分时尚的选择，将它称之为全天候系统比全地形系统更为合适。使用全轮驱动的SUV 包括：Honda CR-V、Lexus RX300、Toyota RAV4、宝马的X5，Volvo的XC70，三菱Outlander。
　　总结：分时四驱是有两驱和四驱，但四驱模式只能在越野路况使用，不能在公路使用，因此被称为分时四驱；全时四驱则在所有路面都可以使用四驱，并有两驱模式；永久四驱是只有四驱模式；全轮驱动是主要用于城市四驱，类似不带加力箱的永久四驱，但低档扭力不足以应付越野路况。
　　十、系统使用情况概述
　　许多制造商都拥有其4 轮驱动系统的行销用名。具有讽刺意义的是，有些带有高低档分动箱(加力箱)的永久四驱系统标的却是“全时四驱”(如丰田的巡洋舰，凌志LX470)。