深度解析:四驅車軸頭鎖的功能與橫置四驅車「軸頭離合器」
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四驅汽車有很多重要配置,比如:
差速器限滑差速器差速鎖軸頭鎖電子限滑等想要弄清軸頭離合器的功能,首先要了解“縱置四驅”平台的基礎結構。
所謂縱置四驅指在前置後驅的平台上增加分動箱,後驅是發動機飛輪朝向後橋,通過縱置變速箱和傳動軸連接並驅動後橋;但是這種結構只能驅動後輪,想要實現四輪驅動(4WD)就得加上分動箱。也就是在變速箱末端增加一個帶有前傳動軸的齒輪箱;正常代步駕駛時仍舊可以後輪驅動,切換到4H/L模式則為齒輪結合同時帶動前後傳動軸運轉。
這種結構的驅動系統叫做「分時四驅」,所謂分時指越野時用四驅,鋪裝路面駕駛只能用後驅;因為四驅模式為分動箱剛性結合分動,前後橋始終以50:50的比例分動。但是汽車轉彎時需要進行一定程度的前後橋動力配比的調整,固定比例會讓車輛無法或很難轉彎。
於是為了實現公路可以使用四驅系統,全時四驅車需要給分動箱加上差速器;其功能是可以為前後傳動軸差速,實現以50:50的比例為中心點,進行前後橋一定程度內的自由調整。
但是越野時如果前輪或後輪打滑,這就等於前傳動軸或後傳動軸的運行阻力小;發動機的動力此時可以通過分動箱“自由分動”,阻力小的傳動軸獲得的動力多且轉速快,打滑的車輪會持續打滑——反之不打滑的車輪無法獲得動力越野車也就陷車了。
那麼全時四驅燃油車想要越野的話,就得給分動箱裝上差速鎖;在越野時鎖止差速器的“自由分動·配速”的功能,回到50:50的固定比例分動狀態,也就是鎖止就等於回到了分時四驅狀態。這就是全時四驅和分時四驅的特點,那麼軸頭鎖又是什麼配置呢?
兩個模式:(鋪裝路面)
分時四驅-只能後驅全時四驅-後驅省油在公路駕駛時只需要用後輪驅動,除非對車輛的操控要求高;但是全時四驅模式必然會有更高的耗油量,因為前傳部分會一定程度的損耗動力。所以後驅是最理想的節油通勤模式,可是這時候仍舊有動力損耗!參考下圖。
在2H(高速後驅)的模式中,前傳動軸與分動箱“不連接”,也就是發動機只通過減速器驅動後輪——但是前傳動軸仍舊在運轉,或者説是在“空轉”。
帶動前傳動軸轉動的不是發動機而是「車輪」!後驅模式是不是後輪推這前輪跑?答案自然是肯定的。前輪被動轉動也得轉動,而前傳動部分雖然與分動箱不連接而無法獲得動力,但是與車輪(輪轂)是始終剛性結合的哦。
那麼轉動的車輪自然會拉動前傳系統使其被動轉動!這樣的設計倒是沒有損傷或磨損的問題可言,也不會影響車輛的轉向精準度和力度。但是前傳系統的運行當然是有阻力的,這個阻力會成為前輪的滾動阻力,前輪作為從動輪(被後輪推着轉)的阻力自然也是後輪的阻力;説白了就是前輪阻力大則會損耗後輪的轉矩,後輪的轉矩就是車輛的扭矩,這會帶來什麼問題呢?
馬力=扭矩×轉速÷9549×1.36,扭矩因前輪傳動軸的空轉而減弱,想要實現大馬力就得拉昇轉速;轉速升高則耗油量升高,想要降低油耗就得讓前傳動軸部分不隨動空轉。
此時需要的是「前輪軸頭離合器」(軸頭鎖)。加上這個軸頭鎖之後,在2H後驅模式中將軸頭鎖扭轉到“UNLOCK”(解鎖)模式,離合器會分離輪轂軸頭和半軸的連接,此時前傳動軸就等於“與車輪斷開”——前輪空轉,前傳不轉,後輪轉矩損耗降低,油耗自然也會降低。
在越野時將軸頭離合器扭轉到【LOCK】(鎖止擋),這時候就能夠結合半軸與車輪軸承,前傳又能隨動空轉;隨即掛入4H/L模式,前傳與前輪即可獲得動力而越野了。
這就是軸頭離合器的功能,説白了就是個四驅車“節油器”;曾經有些入門級越野車用這項配置,但是手動軸頭鎖操作太麻煩,每次越野之前都要下車手動鎖止,弄得鞋子和褲子上都是泥巴。
所以不太在意耗油量的越野車一般都不裝軸頭鎖,除非是“自動電控軸頭鎖”,在車裏通過按鍵可以控制要方便的多。不過這種軸頭鎖的成本也很高,如果車輛的行駛里程不是很誇張的話,裝這種軸頭鎖的成本估計用到賣車都省不回來。
最後再講解「橫置四驅」的“軸頭鎖”(PTU)
橫置四驅是以前置前驅平台打造的四驅車,前驅部分沒有變化,只是在其基礎上增加取力器、後傳動軸、多片式離合器限滑差速器(扭矩管理器)和後橋分動系統。正常代步駕駛為前輪驅動——同時後傳動軸會隨動空轉,前輪打滑後,限滑差速器會壓緊濕式多片式離合,至此從轉動的後傳動軸上獲得動力。
這樣的設計也會造成前輪兩驅的油耗略高,因為碩大的後傳動軸的運轉阻力也不小,損耗的是前輪的轉矩,耗油量會比同款兩驅車高1L/100km左右。
但是少數適時四驅橫置車的油耗就不會高很多,因其取力器可以在前輪驅動時斷開與後傳動軸的連接,相當於“軸頭鎖·UNLOCK”模式;此時就是純粹的前輪驅動,車輛的油耗當然會更低了。
在前輪打滑時自動連接後傳動軸,再通過限滑差速器連接轉動的後傳動軸,這就相當於“軸頭鎖·LOCK模式+4L”;所以橫置四驅車也有這樣的節油設定,四驅SUV不見得都會費油。關於軸頭鎖的知識點就講這些,至於電子限滑是給打滑的車輪剎車,動力通過前後橋的差速器被迫分動到不打滑的車輪上,以此推動車輛脱困。縱置與橫置四驅車都能用電子限滑。
編輯:天和Auto-汽車科學島
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