【四驱系统、汽车通过性】等知识详解
1 40 发布于 2015-10-05 22:19:46 只看楼主 热门标准
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各位好
    本人喜欢野,喜欢越野,喜欢越野车。在汽车之家论坛里待了一年了,几乎每天都打开看一看,学点知识,偶尔回个贴小做交流,惭愧的是没仔细发过帖子(哦对了,9月17日发了个四驱车通过性的求教贴~)
    以前由于工作原因远离前线城市,近来换了工作,幸运的我赶上了青岛秋季车展(9月9日~14日),去转了一圈受益颇深,一下午的时间有限,所以主要针对各品牌越野车。一圈下来之后各种设备、配置入了脑海,反而乱了手脚,完全搞不懂那些器啊锁啊到底是什么,有什么用,到底谁通过性强?谁更可靠?谁更省油?谁更舒适?谁更野?
以前我接触过一些四驱知识(最起码X8 的分时四驱、后桥差速锁,哈哈),然后网上查了好多资料,论坛里请教了高手,最近不忙活,索性我就整理一下,内容借鉴了各大网站、论坛、贴吧中的***(参考文献在末尾),加上一些个人见解,给各位X8好友普及一下知识,咱不能不懂四驱就来买X8不是。

 这可是一篇一万四千字的论文啊,版主您得给置顶啊哈哈!!

1 什么是四驱车

    在机械结构上,可以简单理解为在两驱的基础上加分动器、传动轴、差速器等部件,以使得发动机的动力可以传递到四个车轮上,这也是同车型的四驱版要比两驱版贵的其中一个原因。
    四驱车相对于两驱车具有更高的通过性与主动安全性。

2 四驱形式
      我们常见的四驱形式可以分为三大类:
                              分时四驱、适时四驱(智能四驱)、全时四驱。
2.1 分时四驱

    分时四驱(PART-TIME 4WD)——驾驶者在两驱和四驱之间进行手动选择的四轮驱动系统。
由驾驶员根据路面情况,通过接通或断开分动器来变化两轮驱动或四轮驱动模式。分时四驱模式是越野车或四驱SUV最常见、最早的驱动模式。
    操作方式:分时四驱靠操作分动器实现两驱与四驱的切换,车内会特别设计分动装置:
                                控制分动箱的挡杆、电子按钮、电子旋钮

Jeep牧马人分动箱挡杆(同北汽勇士、帕杰罗劲畅)

哈弗H5四驱系统切换电子按钮(吉姆尼)

陆风X8四驱系统切换旋钮(荣威W5)

分时四驱汽车结构示意图

    这种四驱系统结构简单,有着较高的稳定性,多见于强调越野的硬派四驱车,如帕杰罗、吉姆尼、切诺基等等。一些硬派的城市SUV车型也采用这种系统,如长城哈弗H5、陆风X8、荣威W5等。
    下面用张简化的结构图来简单说明一下分时四驱的原理。


    可以看到,发动机通过分动器将输出的动力传递到前后轴从而实现四轮驱动。采用分时四驱系统的车型中,一般都有2H、4H、4L这几个档位(帕杰罗劲畅的超选四驱系统有2H、4H、4HLc、4LLc四个档位),主要是通过分动器实现两驱、高速四驱、低速四驱间的切换。
    分时四驱车在铺装道路行走都是采用两驱模式的,只有在雪地、泥泞等湿滑路段时才采用高速或低速四驱模式,以提高车辆的通过性与稳定性。

2.2 全时四驱

    全时全轮驱动—AWD(All Wheel Drive)汽车的四个车轮时时刻刻都能单独提供驱动力,在行驶过程中一直保持四轮驱动的形式,发动机输出扭矩以一定的比例分配到前后轮。
    汽车在行驶的任何时间,所有轮子均有独立的动力,所以AWD额度车具有很好的越野性与操控性。
    全时全轮驱动车辆会比两驱车型(2WD)拥有更优异与安全驾驶基础,尤其是碰到极限路况或是激烈驾驶时。理论上,AWD会比2WD拥有更好的牵引力,车子的行驶是依据它持续平稳的牵引力,而牵引力的稳定性主要由车子的驱动方法来决定,将发动机动力输出经传动系统分配到四个轮胎与分配到两个轮胎上做比较,其结果是AWD的可控性、通过性以及稳定性均会得到提升,即无论车辆行驶在何种天气以及何种路面(湿地、崎岖山路、弯路上)时,驾驶员都能够更好的控制每一个行迹动作,从而保证驾驶员和乘客的安全。
    而在驾驶时,全时全驱的转向风格也很有特点,最明显的就是它会比两驱车型转向更加中性,通常它可以更好的避免前驱车的转向不足和后驱车的转向过度,这也是驾驶安全性以及稳定性的特点之一。
    也正因为AWD的存在,为汽车提供了“主动安全、主动驾驶”的机会。
    目前应有这种技术的厂家已经有不少,比如我们熟悉的奥迪quattro、大众4MOTION、奔驰4MATIC、讴歌SH-AWD等等,这些全时四驱系统都搭载于旗下的中高端车型上。所以说AWD汽车虽然性能好,但是复杂昂贵,令一般屌丝望尘莫及。

全时驱动汽车构造图

    全时四驱(“时时四驱”)系统没有了两驱和四驱之间切换的响应时间,主动安全性更胜一筹。从结构原理上也不难理解,相对于两驱车型,全时四驱是将发动机的动力输出经过传动系统分配到四个车轮上,所以能获得更为平稳的牵引力。就算是碰到极限路况(泥泞湿地、山路)或激烈驾驶时,全时四驱车都有很高的通过性及稳定性。不过相对于适时四驱来说,油耗较高。

2.3 适时四驱(智能四驱)

    适时四驱(Real-Time)——单纯从字面来理解,就是指只有在适当的时候才会的四轮驱动,而在其它情况下仍然是两轮驱动的驱动系统。
    这个名称是有别于需要手动切换两驱和四驱的分时四驱,以及所有工况下都是四轮驱动的全时四驱而来的。
适时四驱根据车辆的行驶路况,系统会根据行驶情况自动切换为两驱或四驱模式,这过程不需要人为操作。这种四驱系统相对于分时四驱系统来说,免去了繁琐的手动操作,你完全不用担心因为切换不当而导致四驱系统损坏,这个都交给ECU来操心,甚至很多时候四驱系统切入你都毫无察觉。

哈弗H9四驱旋钮“Auto档”

    相比全时四驱,适时四驱的结构要简单得多,这不仅可以有效也降低成本,而且也有利于降低整车重量。由于适时四驱的特殊结构,它更适合于前横置发动机前驱平台的车型配备,这使得许多基于这种平台打造的SUV或者四驱轿车有了装配四驱系统的可能。
    前驱平台相对于后驱平台本身就有着诸多优势,如更有利于拓展车内空间、传动效率更高、传动系统的噪音更小等等。这些优点对于小型SUV,特别是是发动机排量较小的SUV来说显得尤其重要。
    当然,适时四驱的缺点仍然是存在的,目前绝大多数适时四驱在前后轴传递动力时,会受制于结构本身的缺陷,无法将超过50%以上的动力传递给后轴,这使它在主动安全控制方面,没有全时四驱的调整范围那么大;同时相比分时四驱,它在应对恶劣路面时,四驱的物理结构极限偏低。
    在装备这种四驱系统的车内里,有相当一部分是没有前面提到分时四驱的那些按钮、拨杆的,有些则采用了单独的按钮或按钮。

奇骏的适时四驱系统旋钮

    装备适时四驱的车开起来很方便,跟开两驱汽车没太大的区别,广泛应用于在城市SUV或轿车上,如本田CR-V、现代IX35、丰田RAV4、奇骏、科雷傲等等。普通的适时四驱系统是从前驱动桥引一根传动轴,并通过一个多片离合器(粘性联轴节方式)连接到后桥上,结构上与分时四驱相似,分动器换成了电子控制的多片离合器(或粘性联轴节)。


    科雷傲的适时四驱系统中,采用的是多片离合器式限滑差速器。多片离合器式差速器主要是通过湿式离合片产生差动扭矩,而离合器的压紧与分离是靠电子系统来控制的。车辆在正常行驶时,驱动形式为前驱,如当系统检测到车轮打滑时,通过电子系统控制离合器压紧,进而将部分动力传递至后轮,理论上电脑会根据车速与路况在100:0-50:50之间自动分配前后轴扭矩,以达到抓地性能最优化。
    不过这种四驱系统通常在主驱动轮失去抓地力(打滑)后,另外的驱动轮才会被动介入,所以它的响应速度较慢。相对来说,适时四驱车的主动安全性不如全时驱动车高。另外,适时四驱系统的前后轴基本上都采用开放式差速器,如在一些复杂路段,出现单侧两个车轮打滑时,也是无法脱困的。所以这种四驱系统跑跑一般的烂路还行,一旦遇到强度大一些的越野路段就无能为力了。


3 差速器

    汽车发动机的动力由发动机经离合器、变速器、传动轴,最后传送到驱动桥再左右分配给半轴驱动车轮,在这条动力传送途径上,驱动桥是最后一个总成,它的主要部件是减速器(貌似哈弗H8就是因为它迟迟没上市)和差速器。

3.1 轮间差速器
    汽车行驶在弯道(或坑洼路面)时,汽车作为一个整体(质心),绕着远处一个虚拟的圆心做圆周运动,质心内部四个车轮的角速度ω是相同的,但是外侧车轮的运动半径r1跟内测车轮的运动半径r2的关系是:
                                                r1 > r2
    根据圆周运动线速度v=ωr得出外侧车轮的线速度v1跟内测车轮线速度v2的关系:
                                          v1=ωr1  >  v2=ωr2
    这就说明,汽车转弯的时候,在相同的时间里外侧车轮必须比内测车轮转的圈数多才能保证转弯动作的完成,否则无法转弯。举两个简单的例子,
    ①场地赛跑的时候为了保证公平性,外圈的运动员位置要比内圈的运动员靠前一定的距离;
    ②想象一下履带式挖掘机如果想拐弯的话,你在蓝翔学的再好,机器没有差速器也不行,左履带不转右履带前进才能左转,右转原理同上。
    汽车上同理,强制转弯的话轻则磨损轮胎,重则损毁硬性连接件。所以为了解决这个转速差问题,早在一百年前,法国雷诺汽车公司的创始人路易斯?雷诺就设计出了差速器这个东西。
    差速器主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮及齿轮架组成,它的功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时,使左右车轮以不同转速滚动,即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。




看一看这个视频,很生动的讲解差速器的原理。

视频前部分是解释,后半部分是精华

3.2 中央差速器

    多轴驱动(四/六/...驱状态下)的汽车,各驱动桥间由传动轴相连。若各桥的驱动轮均以相同的角速度旋转,同样也会发生上述轮间无差速器时的类似现象。为使各驱动桥有可能具有不同的输入角速度,以消除各桥驱动轮的滑动现象,必须在各驱动桥之间装设中央差速器(轴间差速器)。
    分时四驱系统的分动器里没有中央差速器。
    适时四驱和全时四驱汽车传动系统中有中央差速器。

汽车的差速器

    中央差速器的种类主要有普通式中央差速器、多片离合器式中央差速器、托森式中央差速器、粘性联轴节式中央差速器。
    ①普通式(开放式)中央差速器(open differential)
    采用普通对称圆锥齿轮结构、可以在汽车转弯时正常工作的差速器,在其行星齿轮组没有设置任何锁止装置。假如一辆四驱车配备了前中后三个开放式差速器,那么如果其中一个轮子打滑,那么这个车的全部动力都会浪费在这个车轮上,而其余三个车轮则无法到的动力。在越野车领域,开放式差速器会影响非铺装路面的脱困性。

优点:没有特别的优点,因为差速是汽车正常行驶的必备条件。
缺点:在越野车领域,开放式差速器会影响非铺装路面的脱困性。

    ②多片离合器式中央差速器(multi-plate clutch differential)

    依靠湿式多片离合器产生差动转矩。这种系统多用作适时四驱系统的中央差速器使用。其内部有两组摩擦盘,一组为主动盘,一组为从动盘。主动盘与前轴连接,从动盘与后轴连接。两组盘片被浸泡在专用油中,二者的结合和分离依靠电子系统控制。


    在直线行驶时,其前后轴的转速相同,主动盘与从动盘之间没有转速差,此时盘片分离,车辆基本处于前驱或后驱状态,可达到节省燃油的目的。在转弯过程中,前后轴出现转速差,主、从动盘片之间也产生转速差。但由于转速差没有达到电子系统预设的要求,因而两组盘片依然处于分离状态,此时车辆转向不受影响。
    当前后轴的转速差超过一定限度,例如前轮开始打滑,电控系统会控制液压机构将多片离合器压紧,此时主动盘与从动盘开始发生接触,类似离合器的结合,扭矩从主动盘传递到从动盘上从而实现四驱。多片摩擦式限滑差速器的接通条件和扭矩分配比例由电子系统控制,反应速度快,部分车型还具备手动控制的“LOCK”功能,即主、从动盘片可保持全时结合状态,功能接近专业越野车的四驱锁止状态。但摩擦片最多只能传递50%的扭矩给后轮,并且高强度的使用会时摩擦片过热而失效。
        优点:反映速度很快,可瞬间结合;多数车型都是电控结合,无需手动控制。
        缺点:最多只能将50%的动力传递给后轮,高负荷工作时容易过热。

③托森式中央差速器(Torsen differential)

    核心是蜗轮、蜗杆传动系统,正是它们的相互啮合互锁以及扭矩单向地从蜗轮传送到蜗杆齿轮的构造实现了差速器锁止功能,这一特性限制了滑动。在在弯道正常行驶时,前、后差速器的作用是传统差速器,蜗杆齿轮不影响半轴输出速度的不同,如车向左转时,右侧车轮比差速器快,而左侧速度低,左右速度不同的蜗轮能够严密地匹配同步啮合齿轮。此时蜗轮蜗杆并没有锁止,因为扭矩是从蜗轮到蜗杆齿轮。而当一侧车轮打滑时,蜗轮蜗杆组件发挥作用,通过托森差速器或液压式多盘离合器,极为迅速地自动调整动力分配。


    简单地说,托森差速器就是一个全自动纯机械差速器,即不需要人为控制+100%可靠的+传动直接的限滑差速器,从某个角度来说是一种很均衡的设计。
    优点:能够在瞬间对驱动轮之间出现的阻力差提供反馈,分配扭矩输出,而且锁止特性是线性的,能够在一个相对宽泛的扭矩输出范围内进行调节。
    缺点:没有两驱状态;差速器限滑能力有限,动力无法完全传递到有某一车轮。

④粘性联轴节式中央差速器 

    粘性联轴节的工作原理,有点类似于多片离合器。在输入轴上装有许多内板,插在输出轴壳体内的许多外板当中,并充入高粘度的硅油。输入轴与前置发动机上的变速分动装置相连,输出轴与后驱动桥相连。在正常行驶时,前后车轮没有转速差,粘性联轴节不起作用,动力不分配给后轮,汽车仍然相当于一辆前轮驱动汽车。


    当汽车前后车轮出现较大的转速差。粘性联轴节的内、外板之间的硅油受到搅动开始受热膨胀,产生极大的粘性阻力,阻止内外板间的相对运动,产生了较大的扭矩。这样,就自动地把动力传送给后轮,汽车就转变成全轮驱动汽车。
        优点:尺寸紧凑、结构简单、生产成本低。
        缺点:缺点是反应速度慢,扭矩分配比例小,结合和分离不可手动控制,高负荷工作时因为过热可能会失效。

差速器对越野性能的影响
    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。通俗的话说,差速器是让车辆转弯时候内外轮有轮速差用的,否则车辆转弯就会困难,但是差速器在越野道路上就是帮倒忙的。

4 差速锁

4.1 由来

    普通差速器,虽然可以允许左右车轮以不同速度转动,但当其中一个车轮空转时,另一个在良好路面上的车轮也得不到扭矩,汽车就失去了行驶的动力。在这种情况下,差速器不起作用。中央差速器也同样存在这种情况。
    从以上我们知道差速器不能缺少,但是为了应对车轮空转动力损耗,人们就开发了各种个样的差速器锁止机构来阻止轮间、轴间的转速差,使车轮、前后轴连在一起,动力可以传递到有附着力的车轮上,使汽车得到行驶的动力,从而摆脱困境。
    这种差速器锁止机构,就叫差速锁。

4.2 分类
    有门才有锁。有差速器才会有相应的差速锁。
    按照差速锁的作用对象,可分为轮间差速锁和轴间差速锁。其中轮间差速锁又分为前轴差速锁和后轴差速锁(三轴及以上的原理相同)。
    轮间差速锁是安装在前轴或者后轴的一种锁止机构,其作用是为了提高汽车在非铺装路面上的通过能力。当汽车的一侧车轮空转时,能迅速锁死差速器,使前(后)驱动桥变为刚性联接,将大部分甚至全部扭矩传给不滑转的车轮,充分利用它的附着力而产生足够牵引力,使汽车能够继续行驶。
    同理,中央差速锁是安装在中央差速器上的一种锁止机构,用于非分时四轮驱动车。当汽车的一个驱动桥空转时,能迅速锁死差速器,使两驱动桥变为刚性联接,把大部分甚至全部扭矩传给不滑转的驱动桥,充分利用它的附着力而产 生足够牵引力,使汽车能够继续行驶。
    如果一个车轮打滑可以开轮间差速锁,如果车还是打滑就开桥间(轴间)差速锁。

手动操作的后桥差速锁和中央锁差速锁按钮

大名鼎鼎的奔驰G级,前中后三把锁。注意它设计了锁定顺序。

牧马人的轴锁按钮

索兰托中央差速锁按键开关

旋钮控制的差速锁切换

    按照差速锁的锁止方式,介绍两种主流差速锁

    牙嵌式(手动机械式)差速锁:技术简单,生产成本低,但却仍然是迄今为止最为可靠、最有效的提高车辆越野性能的驱动系统的装备。它可以实现两个半轴的动力完全机械式结合,很牢固。但是只有在恶劣路况或极限状态下使用,需要停车状态下切换。在正常行驶时使用会对汽车的轮胎等部件造成严重的损害。
            优点:在越野路况可以使车辆所有车轮得到有效动力,使车辆摆脱困境;
            缺点:必须在停车状态下切换。

    ?伊顿式差速锁?:机械差速锁的一种,当两侧车轮的附着力出现差异时,如果两侧车轮的转速差达到了设定的数值,那么伊顿差速锁将会自动锁止差速器,使得两侧车轮拥有相同的动力,从而使车辆脱困。
            优点:完全自动控制锁止;
            缺点:不可手动控制,必须等到转速差出现的时候才起作用,反应速度略慢。

4.3 限滑差速器(一定程度上发挥了差速锁的作用)
    具有“锁”功能的普通差速器在面对铺装比较好的道路时能够发挥最大的作用,但是城市的道路不可能是完美无缺的。超载大货车总是把路面压得坑坑洼洼、高低不平的,使得咱们小车车在这样的路面上进行转弯时,内侧车轮因多余的旋转及摩擦,导致车体向上跳,再加上离心力的驱动,就会朝转弯方向翻覆,造成车毁人亡的“餐具”。
    于是,聪明的攻城师们又想出新的方法来解决这个问题:通过ABS等电子设备,在一侧车轮发生打滑时,电子传感器收集两侧车轮的转速差,当电脑发现转速差超过设定值时,ABS让打滑的轮子进行刹车,强制降低打滑轮子转速。
    这个方法是以保证车辆的安全性为前提的,却是以牺牲速度为代价,而且频繁的制动容易产生失效,可靠性不高。特别是牺牲速度这一点是以速度为最高目标的保时捷这类汽车厂商所不能接受,所以保时捷的工程师必须要另外寻找解决方法,限滑差速器就是在这样的环境中诞生了。

    限滑差速器:顾名思义就是限制车轮打滑的一种改进型差速器,使两侧车轮转速差被允许在一定范围内,以保证正常的转弯等行驶性能。针对不同的环境,工程师位也设计了不同结构的以求应对,每一种都有特别之处。
    机械式限滑差速器:这是最传统、最常使用的一种,也被称作为“多片离合器式”限滑差速器。机械式限滑差速器响应速度快,灵敏度高,限滑比例可根据摩擦片和离合片的不同组合来实现,可调范围广,但造价高,耐久性差。
    螺旋齿轮限滑差速器:它内部构造采用了螺旋齿轮,齿轮全为“横向”,也就是和输出动力的半轴运转方向一致,通过行星齿轮大小减速比的功能达到限速目的,最大的弱点在于限定锁定滑差的比例较小。
    滚珠锁定限滑差速器:它的设计特殊之处在于,在差速器中设计了一个小圆球和弯曲的沟槽,当小圆球在弯曲的沟槽中移动时,被沟槽切断的滚筒开始全自动发挥限滑的功能。其工作原理与一般的产品有很大的差异,所以目前它并不是主流。
    黏性耦合式限滑差速器:它是由多片离合器,加上硅油组合而成。利用硅油摩擦受热膨胀后,迫使离合器片结合来锁定轮间速差,结构最简单且体积小、造价低,是一款适用大众使用的产品。
    主动式限滑差速器:一般的限滑式差速器都是由齿轮与齿轮组合而成,利用球状沟槽的机械构造被动的来接受发挥功能。因为这种差速器由于配备有油压及电子控制系统,所以可以主动的使限滑差速器进行工作。这种产品是未来汽车差速器的一个发展趋势。
    扭力感应式限滑差速器:它是将普通差速器的齿轮改成涡轮蜗杆,而安装位置和形式并不变。借由涡轮蜗杆传动的自锁功能(蜗杆可以向涡轮传递扭矩,而涡轮向蜗杆施以扭矩时齿轮间摩擦力大于所传递的扭矩,而无法旋转)来实现限滑功能。

5 汽车的通过性

    在一定车载质量下,汽车能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路地带和克服各种障碍的能力,称为汽车的通过性。
    坏路及无路地带,是指松软土壤、沙漠、雪地、沼泽等松软地面及坎坷不平地段;各种障碍,是指陡坡、侧坡、台阶、壕沟等。
    汽车通过性可分为轮廓通过性和牵引支承通过性。前者是表征车辆通过坎坷不平路段和障碍(如陡坡、侧坡、台阶、壕沟等)的能力;后者是指车辆能顺利通过松软土壤、沙漠、雪地、冰面、沼泽等地面的能力。
    在松软地面上行驶时,汽车驱动轮对地面施加向后的水平力,使地面发生剪切变形,相应的剪切变形所构成的地面水平反作用力,被称为土壤推力。它常比在一般硬路面上的附着力要小得多。汽车在松软地面上行驶时也受到土壤阻力的作用。土壤阻力,是指轮胎对土壤的压实作用、推移作用而产生的压实阻力、推土阻力,以及充气轮胎变形引起的弹滞损耗阻力。它要比在硬路面上的滚动阻力大得多。因此,它们经常不能满足汽车行驶附着条件的要求,这是松软地面限制汽车行驶的主要原因。
    牵引车的挂钩牵引力等于土壤最大推力与土壤阻力之差,它表征了土壤强度的贮备能力。它可用于车辆加速、上坡、克服道路不平的阻力和牵引与挂钩连接的挂车等装备,它也反映了汽车通过无路地带的能力。

5.1 评价指标及几何参数

    最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角、最小转弯直径、内轮差、转弯通道圆、车轮半径、附着质量、附着系数、车辆接地比压等。

    ①最小离地间隙:汽车除车轮之外的最低点与路面之间的距离,表征汽车无碰撞地越过石块、树桩等障碍物的能力。
    汽车的前桥、飞轮壳、变速器壳、消声器和主传动器外壳等通常有较小的离地间隙。汽车前桥的离地间隙一般比飞轮壳的还要小,以便利用前桥保护较弱的飞轮壳免受冲碰。后桥内装有直径较大的主传动齿轮,一般离地间隙最小。在设计越野汽车时,应保证有较大的最小离地间隙。
    ②接近角与离去角:自车身前、后突出点向前、后车轮引切线时,切线与路面之间的夹角。它表征了汽车接近或离开障碍物(如小丘、沟洼地等)时,不发生碰撞的能力。接近角和离地角越大,则汽车的通过性越好。
    ③纵向通过角:在汽车空载、静止时,在汽车侧视图上通过前、后车轮外缘做切线交于车体下部较低部位所形成的最小锐角。它表征汽车可无碰撞地通过小丘、拱桥等障碍物的轮廓尺寸。纵向通过半径越小,汽车的通过性越好。

“三角”+ “一距”

    ④最小转弯直径和内轮差:车辆在转向过程中,转向盘向左或向右转到极限位置时,车辆外转向轮印迹中心在其支承面上的轨迹圆直径中的较大者,称为车辆的最小转弯直径。它表征车辆在最小面积内的回转能力和通过狭窄弯曲地带或绕过障碍物的能力。转向轴和末轴的内轮印迹中心在车辆支承平面上的轨迹圆之差,被称为内轮差。


    ⑤转弯通道圆:转向盘转至极限位置时,车辆所有点在车辆支承平面上的投影均位于圆外的最大内圆和包含车辆所有点在车辆支承平面上的投影均位于圆内的最小外圆。
    车辆有左和右转弯通道圆。转弯通道圆的最大内圆直径越大,最小外圆直径越小,车辆所需的通道宽度越窄,通过性越好。


    ⑥附着质量和附着质量系数:轮式车辆驱动轴载质量称为附着质量。车辆附着质量与总质量之比,称为附着质量系数。
    ⑦车轮接地比压:车轮对地面的单位压力。车辆在松软地面上行驶的滚动阻力系数和附着系数都与车轮接地比压直接有关。车轮接地比压小,轮辙深度小,车轮的行驶阻力和车轮沉陷失效的概率就小。同样,当汽车行驶在粘性土壤和松软雪地上时,降低车轮接地比压可使得车轮接地面积增加,提高地面承受的剪切力,使车轮不易打滑。

5.2 汽车通过失效

    ①间隙失效:汽车因离地间隙不足而被地面托住无法通过的现象。
    ②顶起失效:车辆中间底部的零部件碰到地面而被顶住的现象。
    ③触头或托尾失效:因车辆前段或尾部触及地面而不能通过的现象。
    ④汽车的倾覆失效:越野汽车在通过障碍时,过大的侧坡或纵坡会导致汽车倾覆失效。汽车在侧坡上直线行驶时,当坡度大到使重力通过一侧车轮接地中心,而另一侧车轮的地面法向反作用力等于零时,则汽车将发生侧翻。


5.3 影响通过性的因素

5.3.1 汽车的最大单位驱动力
    由于汽车越野行驶的阻力很大,为了充分利用地面提供的挂钩牵引力,保证汽车通过性,除了减少行驶阻力外,还必须增加汽车的最大单位驱动力。
    实际上,在汽车低速行驶时,若忽略空气阻力,最大单位驱动力等于最大动力因数。为了获得足够大的单位驱动力,要求越野汽车有较大的比功率以及较大的传动比。这些要求可通过提高发动机功率,在传动系中增加副变速器或使分动器具有低档,以增加传动系的总传动比来实现。在困难的行驶条件下,限制越野汽车的额定载质量能提高单位驱动力,同时也能降低在松软地面上的滚动阻力。

5.3.2 行驶速度

    当汽车低速行驶时,土壤剪切和车轮滑转的倾向减少。因此,用低速行驶克服困难地段,可改善汽车的通过性。为此,越野汽车传动系最大总传动比一般较大。

5.3.3 汽车车轮

    车轮对汽车通过性有着决定性的影响,想要提高汽车的通过性,必须正确选择轮胎的花纹尺寸、结构参数、气压等,使汽车行驶滚动阻力较小,附着能力较大。
(1)轮胎花纹
    轮胎花纹对附着系数有很大影响。正确地选择轮胎花纹,对提高汽车在一定类型地面上的通过性有很大作用。越野汽车的轮胎具有宽而深的花纹。当汽车在湿路面上行驶时,由于只有花纹的凸起部分与地面接触,使轮胎对地面有较高的单位压力,足以挤出水层。而汽车在松软地面上行驶时,因轮胎下陷而嵌入土壤的花纹凸起数目增加,与地面接触面积及土壤剪切面积都迅速增加。因而能保证有较好的附着性能。越野轮胎花纹的形状应具有脱掉自身泥泞的性能。
    在表面滑溜泥泞而底层坚实的道路上,提高通过性的最简单办法是在轮胎套上防滑链(或使用带防滑钉的轮胎),它相当在轮胎上增加了一层高而稀的花纹。防滑链能挤出表面的水层,直接与地面坚硬部分接触,有的还会增加土壤剪切面积,从而提高附着能力。
(2)轮胎直径与宽度
    增大轮胎直径和宽度都能降低轮胎的接地比压。用增加车轮直径的方法来减小接地比压,增加接触面积以减少土壤阻力和减少滑转,要比增加车轮宽度更为有效。但增大轮胎直径会使惯性增大,汽车质心升高,轮胎成本增加,并要采用大传动比的传动系。因此,大直径轮胎的推广使用受到了限制。
     加大轮胎宽度不仅直接降低了轮胎的接地面比压,而且因轮胎较宽,允许胎体有较大的变形,而不降低其使用寿命,因而可使轮胎气压取得低些。若将后轮的双胎换为一个断面比普通轮胎大2~2.5倍、气压很低(29.4~83.3kPa)、断面具有拱形的“拱形轮胎”时,接地面积将增大1.5~3倍以上,则可大幅度地减小接地比压,使汽车在沙漠、雪地、沼泽地面上行驶时,具有特别良好的通过性。但这种专用于松软地面的特种轮胎,花纹较大,气压过低,不应在硬路面上工作,否则将过早损坏和迅速磨损。
(3)轮胎的气压
    在松软地面上行驶的汽车,应相应降低轮胎气压,以增大轮胎与地面的接触面积,降低接地比压,从而减小轮胎在松软地面的沉陷量及滚动阻力,提高土壤推力。轮胎气压降低时,虽然土壤的压实阻力减小,但却使轮胎本身的迟滞损失增加。所以,在一定的地面上有一个最小地面阻力的轮胎气压。实际上,轮胎气压应比该气压略高19.2~29.4kPa。此时,地面阻力虽稍有增加,但由于在潮湿地面上的附着系数将较大的提高,从而可改善汽车的通过性。
    为了提高越野汽车通过松软地面的能力,而在硬路面上行驶时又不致引起大的滚动阻力和影响轮胎寿命,可装用轮胎中央充气系统,使驾驶员能根据道路情况,随时调节轮胎气压。通常,越野汽车的超低压轮胎气压可以在49~343kPa范围内变化。
    在低压条件下工作的超低压越野轮胎,其帘布层数较少,具有薄而坚固,又富有弹性的胎体,以减少由于轮胎变形引起的迟滞损失,并保证其使用寿命。
(4)前轮距与后轮距
    当汽车在松软地面上行驶时,各车轮都需克服形成轮辙的阻力(滚动阻力)。如果汽车前轮距与后轮距相等,并有相同的轮胎宽度,则前轮辙与后轮辙重合,后轮就可沿被前轮压实的轮辙行驶,使汽车总滚动阻力减小,提高汽车通过性。所以,多数越野汽车的前轮距与后轮距相等。
(5)前轮与后轮的接地比压
    试验证明,前轮距与轮距相等的汽车行驶于松软地面时,当前轮对地面的单位压力比后轮的比压小20%~30%时,汽车滚动阻力最小。为此,除在设计汽车时,可将负荷按此要求分配于前、后轴,也可以使前、后轮的轮胎气压不同,以产生不同的接地比压。


5.4 提高汽车的通过性

    如何优化指标参数、避免通过失效呢?很简单,针对以上制约和限制汽车通过性的问题对症下药。

5.4.1 提高附着力

    ①合适的轮胎。根据不同的路段,合理的配置轮胎的花纹、尺寸、气压,从而在行驶的时候降低阻力,提高附着力。雪地行走时可视情况安装防滑链。
    ②前车之鉴。行驶过程中,沿着前车的车辙走,会降低打滑的几率,降低阻力,提升通过性。在行驶中应避免换档和加速,并保持直线行驶,因为转弯时将引起前后轮辙不重合,而增加滚动阻力。
    ③增大地面摩擦系数。预见性的在湿滑、泥泞、坑洼路段敷设沙土、树枝、石块等能增加地面摩擦系数的东西。
    ④控制车速。在不同的路况选择不同的速度,“慢过水紧过沙”,烂路要低速行驶,速度慢的时候路面和轮胎打滑的几率会小一些。


5.4.2 改装升级

                            友情提示:改装有风险,执行须谨慎,且改且珍惜!!!

    ①前后保险杠(防撞杠):提升车辆的保护(车身、车灯、水箱、底盘...)、防撞、抗冲击能力,还能增加车辆的接近角和离去角,大大加强车辆的安全性和通过性。
    ②辅助灯:用于越野工作的辅助灯大体分为三种:行驶灯、雾灯、探路灯。在环境多变的野外,黑夜里、风雨中,各种辅助灯能增加照明,功不可没。
    ③灯罩:有了它,等于多了一件防护外衣,尤其是在某些紧急情况下,能够尽可能地保护车灯和辅助灯。(前后杠和辅助灯具中与此项有交叉)
    ④大视角前/后视镜(电子式全景影像):消除视线死角,避免盲区,看得自然更清楚了。
    ⑤涉水器:将进气口和空气滤清器提升到车顶的高度,保持一个比较高的涉水深度,并相应地将汽车的电器部分用玻璃胶密封,面对趟河涉水的状况时能起到比较有效的作用,同时对车本身也起到了一定的保护作用。
    ⑥绞盘:越野车的护照,提供自救和互救的必备装置,一般安装在车头部正中间,与车架相连,有的暴露在外,有的隐藏于保险杠内。对经常长途跋涉或自驾旅行的人来说,更是一道可靠的“保险”。 
    ⑦悬挂系统:包括弹簧、减震器、调整胶套等。根据车辆的用途和需求,合理的选取悬挂的升高件,加高车身,增大最小离地间隙,对车辆通过性有非常明显的提升。
    ⑧论坛轮毂:加大车轮的直径,提高轮胎的扁平度,结合配套轮毂,不仅会令您的座驾视觉效果光彩夺目,还能增加汽车通过角,优化轮胎的接地比压,提升通过性。
    ⑨顶架:在长途行驶过程中有着重要作用,很多必要的行李,包括备胎、帐篷、行军床都可以装载到上面加以固定,保证车辆人员自身的后勤供应。即使在没有后援的情况下也有较强的续航能力。

    随着对通过性的要求不断提高,车辆的舒适性相对会降低不少,设备多了,车身重了,油耗也会增加。所以在对越野车改装的时候,一定要充分考虑到自己的实际需求,不要盲目追求,不要随意安装一些没有太大用处的部件。

5.4.3 提高驾驶技能

    牢记自己车子的长、宽、高,这样在过较窄空间和起伏路面的时候方能信心十足。
    要学会基本的汽车故障处理方法,定期检查车子的发动机分电器、火花塞、蓄电池、曲轴箱通风口、机油尺等的密封状况,定期检查底盘、悬挂、轮胎、制动等系统,保证车子处于最佳状态。
    汽车传动系装配置手动差速锁时,应该在估计有可能使车轮滑转的地区前就将差速器锁住。因为车轮一旦滑移后,土壤表面就会被破坏,附着系数下降,再锁住差速锁不会起显著作用。当汽车离开坏路地段后,驾驶员应将差速锁脱开,避免由于功率循环现象使发动机、传动系和轮胎磨损增加,燃料经济性和动力性变坏,以及通过性降低等不良后果。


6 关于汽车之家论坛里常见问题

(1)为什么陆风X8(分时四驱车)在四驱模式不能在干燥的铺装路面上行驶?
    铺装路面:通俗的解释就是各种公路/马路,类似于高速路这种经过人工敷设沥青、水泥等摩擦因数比较高的平整路面,干燥状态下车辆行驶在上面,各个车轮抓地力良好。
    分时四驱系统的分动器里是没有中央差速器的,而当接通四驱后,前后轴是刚性连接的,以50:50进行动力分配,理想情况下各个车轮的运动状态是一样的。
    四驱模式下在干燥的铺装路面行驶时肯定不是理想的状态,那么就会对分动器、差速器、传动轴、轮胎等部件都有损坏。所以四驱模式只适合在雪地、湿滑路段、汽车被困、越野时使用,铺装路面行驶应当换回两驱模式。
(2)选择汽油还是柴油
    很多车友都在群里纠结,是该买汽油啊还是柴油啊~都纠结死了,就盼着有人赶紧救救他。我感觉不用纠结,喜欢哪个就买哪个。
    简单分析一下柴油车的特点(汽油车相反的考虑就行了):
    热效率和经济性较好,省油钱;不需要点火系统,供油系统相对简单,相对来说可靠性要比汽油发动机的好一些;在相同功率的情况下,柴油机的扭矩大,最大功率时的转速低,相对来说发动机的寿命比汽油机的长。
    噪音比汽油发动机大一些,但是没觉得柴油机那声音太性感了吗,我就喜欢那性感的声音。相比以前的柴油机,现在的噪音控制好多了,上了一定的速度,风噪胎噪就会盖过发动机的声音;
    相同排量的功率比汽油机低,最高车速不如汽油机的高,不过汽油机最快跑180,柴油机最快跑160,你觉得这是事儿吗;
    柴油的凝固点比汽油的高,低温下容易结蜡,不好启动。各个地方都有适用于当地气候环境的不同标号柴油,加就是了。还可以加装油路加热。
    有人质疑柴油不如汽油好加。柴油作为国家战略储备能源,一旦发生战争,那加油站里可就真不好加油了,平常的话,应该没啥问题吧。
    柴油车抖动问题:本人在不同的省份看过几台柴油车,怠速状态下抖,发动机转速到800~1000的时候就不看不出抖动了,反正人们开车的时候不是老怠速运行。
    关于柴油车黄标问题:解释不了,看国家的政策和当地实施力度。不过柴油国Ⅳ车应该再开10年没问题。不还有黄牛吗
(3)排量问题
我感觉只要不是越野发烧友,汽/柴油2.0T的足够用了。

其他的随时更新,欢迎各位大侠补充!



啰啰嗦嗦这么多,由于本人知识有限,写的不好,有重复的地方,也有欠缺的地方,对于表述不准确或者有原则性错误的地方希望论坛的大侠们、专业人士批评指正,我随时根据您各位的提醒做修改。

祝您各位平安喜乐!

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