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《四驱王国》—越野爱好者的圣经(第三章)

文章类型:汽车课堂 文章加入时间:2005/4/8 17:34:09 文章点击:3029

工业绞盘
 


  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。

  所以在使用差速器锁或有效空转差速器时,有可能会让传动系的薄弱环节暴露无遗。在打滑地面上如有三个车轮没有附着力,当将扭矩传送到抓地的那个车轮上,试图使车爬过大岩石或圆木、或者从很深的泥浆中开出来时就会轻易地折断半轴。在你听到那令人不安的声响时,你会觉得你的胃有种冷冰冰的感觉。在前差速器装有差速器锁时,前轮半轴就会特别脆弱,当车轮压上大圆石时,前轮可能失去附着力并空转几秒钟时间,在突然又获得抓地力时,前传动系就会吸收突然的冲击,这一冲击会让前轮半轴或前传动轴像麻花一样扭曲。

  也可能折断十字轴、分动箱内的齿轮或轮毂。进行难度极大的攀岩时,当差速器锁发挥最大效能时可能会毁了你的传动机构,特别是半轴。

  爬树

  让我们来看看一些SUV是如何安装其分动箱和差速器的。高性能的丰田陆地巡洋舰有全时四驱,没有两驱的选项,其四驱有高速和低速两档。在高速四驱模式下,前后差速器及分动箱都未锁住;当在打滑路面需要更大附着力时,可以手动锁死分动箱,这相当于分时四驱,这种方式不宜在干燥路面使用。这种方式在装有ABS系统的车上没有,因为ABS的指令会与高速四驱锁定分动箱的电脑程序相冲突。

  当需要更大的驱动力以对付陡峭的地形、粘稠的泥淖或厚厚的积雪时,需要将车停住换入低速四驱档,此时分动箱将自动锁住(无论有无ABS)。

  选装设备可以使你在低速四驱时能锁住后差速器或前后差速器以获得更大的附着力,有这样的配备你甚至可以爬树。

  陆虎4.0SE和4.6HSE也是高性能的越野车。这两种车型在其分动箱内装有粘性偶合装置,是恒时四驱,没有两驱的选项,但有低速四驱。该车使用电子附着力控制系统将部分扭矩从打滑的车轮传到有附着力的车轮。

  对那些想获得高越野性能极限的人可选择奔驰G型车(119500美元),该车的前后差速器锁及分动箱锁都是标准装备。

  高性能的AM通用公司的捍马使用的分动箱与吉普使用的分时/全时四驱Selec-Trac一样,但捍马没有两驱选项;在任何时候都是四驱。其分动箱可被锁住以获得更大附着力,也有低速四驱。捍马使用的是Zexel Torsen差速器,属于限滑差速器。“torsen”代表“扭矩传感”(torque sensing),这种装置也叫“扭矩斜交”差速器。当车轮失去附着力时,驾驶者只要踩一下刹车就能启动锁止装置,然后在踩油门时缓慢地放开刹车,将刹车象离合器那样使用即可。通过调控刹车与油门间的压力,就能将扭矩传到有附着力的车轮使车前进。但操作必须正确,否则会很容易锁住半轴,我们将在第8章中详细介绍捍马的刹车/气门调控方式。

  中档价格的三菱蒙特罗有使用粘性偶合分动箱的全时四驱,但高速四驱模式下,分动箱可锁住以提供更大附着力,该车可在行进中进行两驱与四驱的切换。手动后差速器锁为选装件。

  吉普大切诺基为装有Quadra-Trac分动箱的恒时四驱(吉普公司将其称为“四驱高速恒时”模式)。没有两驱选项,但有低速四驱,分动箱内的粘性偶合装置将驱动力传递到前后传动轴。吉普公司在切诺基或大切诺基上装备的Selec-Trac四驱系统是一种可锁定的分动箱,让你能以全时四驱、分时四驱或两驱方式驾驶,也有低速四驱。被吉普公司称为Trac-Lok的限滑差速器可作为后桥选装件,可与分动箱、Quadra-Trac或Selec-Trac一起使用。

  变速箱——手动的好还是自动的好?

  多数高性能SUV都只有自动变速箱,一些微型SUV或中档4X4有手动变速箱,还有些车提供两种选择。有人喜欢手动的,也有人喜欢自动的。

  自动变速箱使用方便,在艰难的路段上可以少操些心,在攀爬岩石时可以充分利用右脚控制气门、左脚控制刹车。

  手动变速箱控制性更强,在行驶于岩石或山路上时让你能选择你所希望用的档位,你可以只用启动马达和低速四驱档来爬过岩石,在下陡坡时充分利用发动机牵制力来减速。

  手动变速箱的拥护者认为手动变速箱损坏而将你扔在偏僻小路上的可能性更小。自动变速箱的拥护者则声称手动变速箱需要离合器,而离合器可能损坏,将你扔在荒郊野外。(当然,除非你掌握了不用离合器换档的技巧,那本身就是门艺术)

  在车上电瓶没电时,手动变速箱车的启动会有更多选择。跳火启动是最简便的方法,但显然需要有另一辆车或你车上有另一个电瓶,还要有完好无损的启动马达。手动变速箱的车可以用推车或溜坡的方法启动,即使启动马达坏了或电瓶没有电也照样能启动。而用自动变速箱的车,假如不能跳火启动,那么你的麻烦就大了。

  你也可以在没有其它车提供电源或拖拉时让手动变速箱的车启动,但至少需要有另一个人的配合。将车放在两驱档,将后轮顶起,打开点火开关,档位放在二档并踩住离合器,另一个人用手转动顶起的后轮,当转到尽可能快的时候,告诉你“行了”,此时你松开离合器并给些油,这有时很管用。也可以用绳子来转动车轮,先将绳子在车轮上绕几圈,然后用力快速拉动绳子使车轮转动,只是要确定你的伙伴将后轮朝前进的方向转动就行。

  如果你才开始越野体验,用自动变速箱可能更好,因为这样就不必在学习越野时担心什么时候以及如何换档的问题。有一天,如果你决定要改装一辆吉普CJ-7或牧马人去进行真正的越野时,你可能会选用一个小体积的雪佛莱V8引擎,装上重负荷分动箱(也许是NP205)和一套比原装件更结实的半轴(也许是戴纳44的前后桥),在后桥装ARB差速器锁、前桥装TrueTrac限滑差速器,并用35英寸或更大的具有攻击性的泥地胎升高车架,如果你真是这么投入,那么你就需要一个手动变速箱。

  安全性和经济性

  在许多方面SUV的安全性要优于乘用车和厢式车,中型和大型4X4车辆本身的重量就能提高相当好的保护作用,其四轮驱动能力在湿滑或积雪的路上能提供更好的附着力,四驱比两驱能够在湿路面上更好地抵抗滑水效应,因为驱动轮能切开水膜压在路面上。在干燥路面,有全时四驱的车比之两驱车有几个优点,当四个车轮都驱动时,直行、拐弯和稳定性均会改善,加速也更有效。

  过去汽车制造商也没有像制造轿车那样制定制造SUV和皮卡的统一安全标准。最近轻型卡车的防撞性能已得到提高。

  对SUV和皮卡而言,发生侧翻的可能性高于轿车,因为它们的重心高。驾驶这些较高车辆的司机应该记住这点,避免突然转向而使车辆处于高横向重力的作用之下。SUV应该将重物装在车内地板上,而不是顶架上,要尽可能地使重心低一些。

  不久前,SUV甚至还没有装备安全气囊,制造商担心在越野时气囊会意外地打开。但这种可能性并非难以克服的,克莱斯勒吉普分部解决了这一难题,在大切诺基上装了安全气囊,不久其它制造商也效仿。

  现在的大多数SUV至少在驾驶者一侧都装备有安全气囊,一些车还在副座也装了。然而,现在也认识到了安全气囊虽然能拯救生命,但也能使人受伤甚至死亡。如果你的车有安全气囊,那么你绝对要系上安全带;假如你不系,在撞车时会被向前抛,使你处于气囊的爆开区域,而气囊以200-300英里/小时的速度爆开,其力量会将你的头颈向后撞,使脊柱折断而导致瘫痪或死亡。儿童和个子较小的女人对气囊的伤害更敏感,较小的儿童应用安全带固定在后座,大些的儿童可坐在前排,但必须系上安全带。小个子的人驾驶时不应该用座椅靠前的位置,那样会使他们处于气囊打开的区域。

  假如你的车有安全气囊,那么你在越野时应格外小心。尽管在山路上驾驶时为能看见地面情况而想将座位前移、或将肩带拉出并置于身后,任何一种情形都会使你处于气囊爆开区,如果你撞上一块岩石或树,气囊将打在你头上,你就会严重受伤。我个人喜欢在所有的车上装上开关,可以在某些情况下关掉安全气囊。

  燃油经济性是另一个应该考虑的因素。为了在越野路段表现良好、在公路上拖一定的货物,SUV需要马力强劲的引擎。250马力雪佛莱Vortec5.7升V8引擎或220马力的大切诺基5.2升V8引擎是SUV所需的最好发动机的典范。现用的V8发动机使用顺序燃油喷射技术,可提高经济性。由于“联邦企业平均燃油经济标准”的实施,SUV的燃油经济性还要有更多的改善。同时,想获得更好经济性的人应该买用小型发动机的轻型乘用轿车。探险者所需要的在任何地方都可以依赖的车就应该是SUV。

  我喜欢驾驶大型SUV在公路上行驶的原因之一是可以坐得高高在上,对周围的一切有非常好的视野。我在沿I-80高速公路从塔扈返回,刚过萨克瑞门托,向西驶向落日,准备在维勒霍出去,然后沿37号公路穿过海弯去玛因。此时的限速是55英里/小时,但挤在四条车道上的车都以星期天傍晚常见的速度移动——70英里/小时。如果你想以55迈的速度开,那么你将不得不在路肩上行驶!我在紧邻外侧车道,跟在一辆紧凑型丰田皮卡之后,一辆旧雪佛莱羚羊在它前面。

  我必须承认我违反了要与前车间保持2秒行驶距离的规定,我与皮卡间的行驶距离也就1秒左右,这也是星期天下午I-80上非常标准的行车间距。(驾车人的普遍态度大概是:“无论你做什么,但都不要留出足够的空间让别人挤到你前面来!”)

  丰田开始朝我拉近了一点,速度降为约68迈,因为它前面的羚羊有些减速。为使自己保持在70迈,我决定并向外道然后逐渐超过羚羊。我看了一下反光镜,并迅速回头看了一眼——车道上没车。正当我抹方向盘开始向左并时,羚羊的刹车灯亮了!我能从丰田的车顶上看到。在丰田踩死刹车的瞬间我急打方向向左避开丰田,然后进入没车的外道,踩下刹车让羚羊,它正向外道甩尾,档住了我的路,跳动着、倾斜着滑向左侧路肩,在羚羊滑到中间隔离带的碎石上停住时,我的车开了过去。为什么它要在那一刻、在70迈的车流中突然制动并毫无任何警示地甩过外车道?我至今也未闹明白。车胎爆了?好像不是。突然发病?很可能,但车内的四个人看上去很健康。

  我所知道的就是假如我在一辆坐得很低的小车中,我就不可能在丰田刹车之前看见羚羊的刹车灯,我的车就会一头撞在丰田皮卡的车架下。教训是:开高点的车并注意遵守2秒规则,特别是以70迈的速度行进时。

 

文章出处:中国汽车绞盘网(Mywinch.com)是中国大陆首创、迄今唯一的汽车绞盘专业网站,业务始创于2001年,历经十年持续经营,为越野车、清障车、消防车、军用车、特种车及工程应用等客户提供手动绞盘电动绞盘液压绞盘和相关技术支持

文章作者:布雷德·德朗著,越野者112译

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