本文是驾仕派的原创文章,来自撰稿人哲不才。
四驱兄弟是老夫小时候最爱看的动画篇之一,兄弟俩一个偏重弯道,一个热爱直线(不过操控全凭吼),现在小朋友长大成了老夫,也喜欢上了真正的汽车。在此之前,写了一个越野四驱系统的系列,今天,我再来聊聊公路四驱系统,看看在该领域里的个中好手都有哪些?
在汽车发展的早期,由于车企造不出足够结实的转向节,所以在很长一段时期中“后驱”几乎是唯一的形式。随着汽车的发展,人们对车辆公路性能的要求越来越高,虽然后驱在直线能力上完全没问题,但后驱已经不能满足现人们对车辆在弯道中性能的要求,以及公路上防滑的要求——各式各样的公路四驱便应运而生。
由于公路四驱防滑功能相对简单,所以着重谈公路四驱的弯道性能。而说道弯道性能,就不得不提“内轮差”这个概念。如上图所示,其实内轮差特别简单,像这样车辆左转(不打滑的情况下),右前轮转速最快,左前轮第二,右后轮第三,左后轮最慢,在转弯中前轮转速比后轮快——这其实很浅显,不过在公路四驱中这个结论特别的重要。
由于汽车早些时候大多都是后驱的,所以最早出现的公路四驱形式与越野四驱形式基本一样的,只不过由于不需要额外的大牵引力来脱困,所以分动箱里没有了低速挡用来增加车辆的扭矩。但公路四驱与越野四驱不一样的是——公路四驱的轿车没有越野车这么高的底盘,空间也没有这么大,所以为了让四驱结构更紧凑,工程师把变速箱和分动箱集成到一起,做成一个壳体来节省空间,但其实分动箱里的结构是完全没变的,中央差速器也是在分动箱里的。注意,因为其他四驱形式中有的分动结构是和中央差速器分开,或者是干脆就没有分动箱,所以这里再次强调,纵置四驱的中央差速器是在分动箱里边的。
这种纵置四驱的代表车型就是德国奔驰C级的4mitic、宝马3系的Xdrive,而奥迪的纵置四驱和他俩是存在一定区别的。
像奔驰C这样的后驱平台公路四驱,和越野车是一样的,都是后轮驱动为主——后轮都和发动机硬连接,然后通过中央差速器把动力传到前桥。这时候问题就出现了:前边分析“内轮差”的时候提到,转弯中前轮是比后轮转的快的(不打滑的情况下),而动力又是后轮给前轮的,那既然前轮都比后轮快了,为什么后轮还要给前轮动力?这就好比一个人推着小推车跑,当小推车都比你跑得快了,你怎么还推着小车跑?
所以这就是后驱平台四驱的弱点,绝大多数情况都是后桥动力强,前桥很难分配到很强的动力,为了解决这个问题,这种后驱平台的中央差速器基本都是多片离合器式的——因为多片离合器式的差速器动力传递是双向的,不是单向的。(所谓动力传递的双向性,就好比一扇可以朝内和朝外双向开的门,如果这扇门有门把手,你既可以推也可以拉,这就叫双向性;但如果这扇门只是光滑的一个平板而没有把手,你就只能推不能拉了。)
利用多片离合器双向传递动力的能力,后轮就能通过多片离合器“管住”前轮,不让前轮出去瞎跑,该快的时候快,该慢的时候慢,于是四驱就形成了——我这么说可能在科学上不够严谨,但大概可以这样理解。
而这一切怎么控制?谁听谁的?——当然是听行车电脑的。奔驰C级的4MATIC四驱系统,通过行车电脑控制中央差速器的电控液压系统,实时调节对中央多片离合器的压紧力,好让后轮管住前轮,最大程度的发挥出四驱的实力。
但在实际道路中,车辆转弯是时刻在变化的,甚至就像上图一样杂乱无章,所以行车电脑想控制多片离合器让后轮很好的管住前轮,事实上是非常难的。这时候宝马就发话了:“不怕,宝马我伺服电机玩的溜,用伺服电机来控制多片离合器的压紧力。”
所以宝马,保时捷等实力强劲的品牌,为了极端的四驱操控性能,尝试放弃电控液压系统,改成伺服电机来控制中央多片离合器的方式,不过毕竟成本和控制难度很高,所以应用范围不如电控液压系统广泛。
之前,我在越野四驱篇中谈托森差速器时候也提到过托森动力单向传递这事。(点击阅读:为这么说分动箱才是越野四驱的灵魂所在?
驾仕科普)托森差速器利用的是蜗杆对涡轮动力传递的单向性来传递动力,而公路四驱在转弯的时候(不打滑的情况下)前轮比后轮转的快,托森又是纯机械差速器,不能控制,所以这时候托森就失效了(变成后驱)。
因此,基于后驱平台的公路四驱,基本不会安装托森中央差速器——但凡事都有例外,比如奥迪。
德国三强里就属奥迪最个性,奥迪嫌弃电控中央差速器性能——不能真正连续的、实时分配前后轮扭矩,所以非得要上机械中差,于是奥迪的quattro四驱就开启了个性之路。
当然,奥迪的quattro甭管怎么个性,四驱结构的主体还是那套东西。但不一样的是,奥迪分动箱里的差速器比较的特别——比如奥迪著名的冠状齿轮纯机械差速器和托森纯机械差速器。
由于冠状齿轮机械差速器机械原理比较复杂,非机械专业的读者我怎么讲也很难明白,所以在这里只说结果:冠状齿轮中差的奥迪车型,既不是以后驱平台带前驱的方式变成四驱,也不是以前驱平台带后驱的方式变四驱,精简成一句话——冠状齿轮中差的奥迪车型“天生”是四驱。
由于冠状齿轮中差又贵又费油,所以奥迪决定还是在民用车上玩托森中差便宜点。这时候读者又该问了:你不是说后驱平台的四驱不能装托森么?
请看上图——奥迪的车是纵置前驱平台的!纵置前驱,在汽车界是很著名的存在,但优缺点也很明显,我之后再讲。由于奥迪采用的是前驱平台带动后驱从而形成四驱,所以托森差速器的方向和后驱平台带动前驱的越野车四驱是反过来的。
直线的时候,车辆的两个前轮和两个后轮的转速相同;在转弯的时候,两个前轮转速比两个后轮快,所以两个前轮在任何时刻都能经由托森差速器单向传递给两个后轮动力,形成四驱。而托森又是纯机械差速器,前后轮间的动力分配都是自动完成的,连续而且实时,所以奥迪的quattro四驱性能非常的棒,非常的成功。
但奥迪为了这性能优异的四驱系统,同样也付出很大的代价。正统的奥迪两驱车型(如A4、A6这样正统的奥迪车型,而不是A3那样的高尔夫换壳车),都是纵置前驱。而纵置发动机必须的把变速箱“伸进”驾驶舱中控台底下,侵占了车头的空间,因此驾驶舱的空间设计就得为其妥协。此外奥迪quattro车型在后桥上又有著名的奥迪quattro后桥运动差速器,也会占用不少后桥的空间,所以车尾的空间设计也得妥协。
正统奥迪quattro车型的车舱,前后空间都会向性能妥协,所以著名车评人“38号”批评奥迪A6、A8因空间劣势影响了乘坐舒适度是有科学的。但老夫认为,只有装备大马力发动机加quattro四驱系统的奥迪才是真正的奥迪。
如果说大家对quattro为代表德系ABB公路四驱系统已经审美疲劳了,那还有更新鲜的——斯巴鲁,采用了比奥迪更有个性的四驱系统。
上图就是斯巴鲁著名的左右对称全时四驱,斯巴鲁的四驱确实相当个性,非常具有机械美感。
斯巴鲁的水平对置发动机的先天优势是比较扁平、比较短,这为实现左右对称四驱打下了良好的基础。而实现左右对称结构最大的功臣,还是设计精妙的斯巴鲁变速箱。
斯巴鲁的变速箱从前后两个方向,把同一根传动轴从两端伸出来——向前连接前桥差速器,向后连接中央差速器并向后桥传递动力。所以斯巴鲁车型都是没有分动箱的,甚至连分动结构都省了。
当然,我画的这个仅仅是示意图,真正的斯巴鲁变速箱、前桥差速器、中央差速器,三位一体的设计成一个壳体,节省了大量的空间,为性能和乘坐空间做出巨大的贡献。
不过话说回来,斯巴鲁左右对称全时四驱其实是和奥迪一样,是纵置前驱平台带后驱的四驱方式,所以斯巴鲁的车能装多片离合器或者纯机械的托森中差。但唯和奥迪不同的是,由于没有了分动结构,所以斯巴鲁不能像奥迪一样变换中央差速器,让车辆变成天生四驱,而只能是前驱平台带后驱的形式。
斯巴鲁这套四驱的优点非常突出,首先结构上的精简会让重量更轻,而且左右对称结构对车辆底盘调校也有非常大的益处,所以斯巴鲁的四驱车非常优秀非常有名——它称霸各类拉力赛不是没有原因的。
前面讲了由后驱和纵置前驱演变而来的四驱系统,下面我来讲更有话题性的,由横置前驱演变而来的横置四驱,其中的“大魔王”,便是著名的三菱EVO。
这是横置四驱的示意图,它和纵置四驱不一样的是——不管是纵置后驱平台的奔驰C还是纵置前驱的奥迪A6,在变速箱后端还有一个一进两出的分动结构;横置四驱则是直接从前桥差速器上引出来一根传动轴,直接把动力向后传递。中央差速器也从变速箱后端转移到了后桥,和后桥差速器集成到一个壳体里,方便节省空间。
横置四驱的动力是由发动机变速箱首先先传给前桥差速器,由前桥差速器通过传动轴,传递给中央差速器,中央差速器再传递给后桥差速器。(而纵置四驱是发动机传递动力给中央差速器,中央差速器同时传递给前、后桥差速器,进而驱动车轮。)
基本所有的横置四驱车型都是这样,中央差速器和后桥差速器集成在一起,包括横置平台的城市SUV,轿车,MPV,等等车型,而且由于没有传统分动箱,也就没有了低速放大挡,所以一般来说(JEEP不在此范围)横置四驱的城市SUV越野性能相对比较差的。当然凡事都有例外——
三菱枪骑兵兰瑟EVO的大名应该是无人不知无人不晓了吧,这个钢炮届的“大魔王”就有着与众不同的横置四驱结构,下面我来说说它到底是怎样的?
上面是老款EVO的四驱形式简图。你没看错,老EVO把中央差速器和前桥差速器集成到了一起,这其实是一个很复杂的套轴结构,非机械专业很难看懂这套结构,但老夫可以说说它是怎么工作的。
别看EVO是横置发动机,但麻雀虽小五脏俱全,EVO的工程师硬生生的把分动箱结构、中央差速器和前桥差速器用套轴的方式,全塞进这么小的一个小分动箱里,由分动结构将发动机动力一分为二,分别专递给前桥,再由前桥通过中央差速器传递给后桥。所以事实上,虽然EVO是横置发动机,但它和纵置发动机一样有分动结构,并靠中央差速器来实现差速和传递动力的能力。
所以你甚至可以理解为,EVO的四驱相当于奥迪那样纵置前驱带后驱形成四驱的变种,他们的动力传递方式其实是一样的,但EVO在后桥奥迪多了一个限滑装置——后桥是限滑差速器,能够限制两个后轮出现转速差。
EVO这套四驱是前无古人后无来者,独此一家的同时也创造了无比辉煌的历史。要老夫评价,EVO这套四驱的设计者,真的丧(牛)心(逼)病(顶)狂(天)。牛归牛,但这套四驱一样也有弱点——过于复杂的设计增加了各方面的成本;此外在性能上,由于发动机、变速箱、分动箱、前差速器、中差速器都布置在前桥,所以车头会比较沉重。
驾仕总结:
今天文章正文就先写到这里,文章中我简单介绍了纵置四驱和采用该形式的个中好手,以及横置四驱、牛逼顶天的EVO……但这些仅仅是公路四驱的冰山一角,比如,比亚迪的电四驱我就还没来得及介绍,此外,四驱并不仅仅光有结构就行了,更多的细节设计和调校同样是非常重要的,留待以后再为大家详细介绍。