《四驱王国》—越野爱好者的圣经(第三章)
第三章:更多关于四轮驱动的知识
四种方式的附着力
为克服以上弊端,4X4设计师和改装件制造商提供了不同的选择,包括全时四驱、分时四驱及后轮或前轮差速器锁。
全时四驱:全时四驱可让四个车轮以不同速度转动,在前轮和后轮间各有一个差速器,在前、后传动轴间的分动箱中还有第三个差速器,这就使左右轮和前后轮转动速度可以不同。
一些装有全时四驱的车也有分时四驱及两驱系统,比如切诺基的Selec-Trac。还有些车没有分时四驱、两驱或低速四驱的选择。老款的Bravada和富士Legacy Outback就属于这种车,既没分时四驱也没有低速四驱,只有全时高速四驱,一些制造商将这种驱动方式称为全轮驱动或恒时四驱。
粘性偶合:有几种4X4车型在分动箱中使用一种叫粘性偶合的系统,在一个或更多车轮打滑时将驱动力传到仍有附着力的车轮上。该系统的前后传动轴通过硅化合物连接,该化合物升温后变得更粘。高速旋转的传动轴使硅的温度升高,扭矩通过另一传动轴传递到仍有附着力的车轮。吉普大切诺基的Quadra-Trac四驱系统就是粘性偶合的例子,陆虎和三菱蒙特罗车型也有这样的系统。福特发现者的四驱是在分动箱内用电子离合器来完成这一过程。低速四驱模式下,有这类系统的大多数越野车是完全锁住分动箱以获得最大附着力。
分时四驱:分时四驱的车在分动箱内没有差速器,在四驱模式下,前后传动轴以相同速度运转,前后轮受同样大的动力驱动,这可以提高附着力。锁住分动箱差速器意味着有一个、甚至两个后轮空转时,两个前轮依然有驱动力使车前进;反之亦然,在前轮空转时,后轮可以驱动车辆。许多4X4车辆都有分时四驱,还有两驱和低速四驱的选择。雪佛莱开拓者和Tahoe、丰田4Runner、启亚Sportage、福特野马、吉普牧马人及其它一些车都有这样的系统(北京2020也是这种系统——译者注)。
由于前后轮锁在一起,因此不要在干燥路面使用分时四驱,否则会增加轮胎和传动机构其它部分的磨损。在用分时四驱越野时在前后轮间产生的张力,甚至回到干燥路面切换为两驱也依然存在,换回到两驱时如果操作时感到不对劲,就应该将车靠边停下,然后倒车20-30英尺即可消除张力。
在装有手动锁式轮毂的车上,传动系可能会卡在分时四驱模式。当你试图分离轮毂回到两驱时,你可能会发现不能将轮毂锁扳回到分离位置。假如出现这种情况,就需要将车轮顶起离开地面,这能消除张力,此时应该能将轮毂扳到分离位置。
差速器锁(locker)和限滑差速器(limited-slip differential, posi)
在分动箱内没有差速器或差速器锁住(分时四驱模式)的车,在一个前轮和一个后轮同时打滑时依然有附着力的问题,打滑的车轮可能是同侧的、也可能是对角上的。
为解决这一难题,工程师们提供了可锁住的差速器,称为差速器锁,可以将前后位置的左右两边的车轮锁在一起。工程师们还设计了限滑差速器。GM公司首先将限滑差速器称为posi-traction,posi也因而成为所有有效空转差速器的通称,它可以让左右车轮间有一定速度差。
差速器锁:首先我们将讨论差速器锁。差速器锁锁住时,差速器不起作用,两个车轮以相同速度转动,因为它们被锁在一起。假如其中一个车轮没有了附着力,差速器锁不让这个车轮以不同于另一车轮的速度转动,扭矩会传到仍有附着力的车轮上,车仍能前进。三菱蒙特罗有选装的后轮差速器锁,丰田陆地巡洋舰提供选装的前后差速器锁,在奔驰G型车上差速器锁则是标准装备。差速器锁与有效空转差速器也可作为改装件来购置。
有些差速器锁是手动操作的,还有些是自动的。手动差速器锁,如ARB气动锁在仪表板上有一个开关,可以完全锁住差速器(“锁死”状态),也可以让差速器发挥作用(“断开”状态)。在后轮差速器或前轮差速器完全锁住时,绝对只能在湿滑的表面行驶,除非你愿意看到胎线很快露出来。
完全锁死的差速器也严重影响转向。在干燥路面使用差速器锁时,车倾向于直行,在前后轮差速器均锁住时更是如此,入弯时非常容易发生侧滑并失控,即使在直行时也会使车突然甩向一侧,特别是在光滑路面上加速时更是如此。
差速器锁断开时,失去附着力的车轮会空转,而另一车轮不转,因此不转的车轮可以阻止侧滑,至少可提供一点方向稳定性,甚至在一个后轮打滑时车也会保持直行,这种方向稳定性会因差速器被锁住而失去。当两个车轮均打滑,都在空转时,就没有车轮可以阻止侧滑,空转的车轮将车拉向一边或另一边,如果你正在弯道内,滑动的方向就要取决于路面的斜面和离心力的方向。
手动差速器锁只有在低速或严重尚失附着力的泥浆、雪地或冰面才使用,在爬岩石和山坡时也可以用,这些情况下需要在低速状态获的最大的扭矩和附着力。
其它差速器锁是自动的,如Eaton、Locker-Right和底特律锁,驾驶者不能控制它们——它们由车轮的运转来控制。自动差速器锁感应到空转的车轮并锁住差速器,使两侧车轮都获得扭矩。自动差速器锁在车直行时锁住左右半轴,在转弯时会自动断开,这种类型的锁会在弯道内使车非常难以操纵,特别是在油门操作不平顺和稳定时更是如此。
Posi:无论是手动还是自动差速器锁处于锁死状态时,几乎100%的扭矩会从打滑的车轮上传到有附着力的车轮,而有效空转差速器可限制无附着力车轮的打滑,但仅将部分扭矩传到仍有附着力的车轮。限滑差速器的操纵与标准开式差速器一样,因而有缺点,这种差速器产生的附着力比差速器锁的小,但操纵上容易些。一些SUV可以将有效空转后轮差速器作为选装件,多数两驱乘用车也有这样的选装件。Auburn Gear posi 和底特律True-Trac是改装件。有些四驱爱好者建议在前轮使用posi,在后轮用差速器锁,但前轮使用posi时,在打滑路面如其中一个车轮突然获得附着力,控制方向会有困难,可能会将车头甩向另一侧。
陆虎ETC:陆虎公司发展出了一种不同的附着力控制系统,称为“电子附着力控制系统”(简称ETC)。该系统通过防抱死刹车系统(ABS)将扭矩从打滑的车轮传到有附着力的车轮。在ETC系统感应到有车轮空转时,用ABS将空转的车轮刹住,由于打滑的车轮被刹住,会将扭矩部分传递到有附着力的车轮。这是与正常情况下ABS作用方式相反的过程,通常ABS会在车轮抱死滑动时松开刹车。在陆虎顶级4.0SE、4.6HSE和County Classic三个车型的后轮上装有ETC系统。
梅塞得斯公司也将类似的系统应用于其新的M-级SUV的四个驱动轮上,称为4-ETS。
澳大利亚ARB差速器锁:在我的94款K-开拓者上,我在后差速器上安装了澳大利亚ARB气动差速器锁;在我的87款牧马人上则改装成重负荷的戴纳44前后桥,并在前后差速器上均安装了ARB差速器锁,这让我拥有了真正的可锁定差速器。ARB差速器锁的运行是靠固定在引擎盖下的空气泵来进行的,只要按动仪表板上的按钮就可将差速器锁死或断开。在不需要时,差速器锁处于分离状态;在正常的两驱或四驱行驶时差速器完全打开,而在从泥淖中脱困或攀爬岩石与山坡时,将差速器锁完全锁住以获得最大附着力。
安装ARB还能提供一种非常有用的用途,在轮胎放气后可用ARB的泵给轮胎充气。将充气管与发动机盖下的空气泵相连即可,其充气速度远比普通的使用点烟气器电源的气泵要快得多。
薄弱环节
可锁分动箱和可锁差速器的组合能将巨大的扭矩传到一、两个车轮,引擎产生的扭矩被从打滑的车轮上集中到仍有附着力的车轮,但是,传动系的设计是让引擎的扭矩平分给四个车轮,假如只有一、两车轮有附着力,它们获得的扭矩将可能超过传动系所能承受的范围。