剑网三关闭武学助手:【汽车底盘详解】

来源:百度文库 编辑:中财网 时间:2024/04/29 18:50:51
 

【汽车底盘详解】

 

汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。

 

一、传动系

传动系一般由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等组成。

  一.传动系的功用

  汽车发动机所发出的动力靠传动系传递到驱动车轮。传动系具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能,与发动机配合工作,能保证汽车在各种工况条件下的正常行驶,并具有良好的动力性和经济性。

  二.传动系的种类和组成

传动系可按能量传递方式的不同,划分为机械传动、液力传动、液压传动、电传动等。

离合器

  离合器分有电磁离合器和磁粉离合器。

  电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。

  电磁离合器可分为:干式单片电磁离合器,干式多片电磁离合器,湿式多片电磁离合器,磁粉离合器,转差式电磁离合器等。

  电磁离合器工作方式又可分为:通电结合和断电结合。

  干式单片电磁离合器:线圈通电时产生磁力吸合“衔铁”片,离合器处于接合状态;线圈断电时“衔铁”弹回,离合器处于分离状态。

  干式多片 湿式多片电磁离合器:原理同上,另外增加几个摩擦付,同等体积转矩比干式单片电磁离合器大,湿式多片电磁离合器工作时必须有油液或其它冷却液冷却。

  磁粉离合器:在主动与从动件之间放置磁粉,不通电时磁粉处于松散状态,通电时磁粉结合,主动件与从动件同时转动。优点:可通过调节电流来调节转矩,允许较大滑差。缺点:较大滑差时温升较大,相对价格高

  转差式电磁离合器:离合器工作时,主、从部分必须存在某一转速差才有转矩传递。转矩大小取决于磁场强度和转速差。励磁电流保持不变,转速随转矩增加而剧烈下降;转矩保持不变,励磁电流减少,转速减少得更加严重。

  转差式电磁离合器由于主、从动部件间无任何机械连接,无磨损消耗,无磁粉泄漏,无冲击,调整励磁电流可以改变转速,作无级变速器使用,这是它的优点。该离合器的主要缺点是转子中的涡流会产生热量,该热量与转速差成正比。低速运转时的效率很低,效率值为主、从动轴的转速比,即η=n2/n1

  适用于高频动作的机械传动系统,可在主动部分运转的情况下,使从动部分与主动部分结合或分离。

  主动件与从动件之间处于分离状态时,主动件转动,从动件静止;主动件与从动件之间处于接合状态,主动间带去从动件转动。

  广泛适用于机床、包装、印刷、纺织、轻工、及办公设备中。

  电磁离合器一般用于环境温度-20—50%,湿度小于85%,无爆炸危险的介质中,其线圈电压波动不超过额定电压的±5%

  离合器使用安装注意事项:

  ●离合器安装前必须清洗干净,去除防锈脂及杂物。

  ●离合器可同轴安装,也可以分轴安装,轴向必须固定,主动部分与从动部分均不允许有轴向窜动,分轴安装时,主动部分与从动部分轴之间同轴度应不大于0.lmm。

  ●湿式电磁离合器工作时,必须在摩擦片间加润滑油,润滑方式采用(1)分浇油润滑;(2)油浴润滑,其浸入油中的部分约为离合器体积的5倍;(3)轴心供油润滑,在高速和高频动作时应采用轴心供油方法。

  ●牙嵌式电磁离合器安装时,必须保证端面齿之间有一定间隙,使空转时无磨齿现象,但不得大于δ值。

  ●电磁离合器及制动器为B级绝缘,正常温升40℃。极限热平衡时的工作温度不允许超速100℃,否则线圈与摩擦部分容易发生破坏。

  ●电源及控制线路,离合器电源为直流24伏(特殊定货除外)。它由三相或单相交流电压经降压和全波整流(或桥式整流)得到,无稳压及平波要求功率要足够大。不允许用半波整流电源。

  离合器的作用

  1、保证汽车平稳起步

  这是离合器的首要功能。在汽车起步前,自然要先起动发动机。而汽车起步时,汽车是从完全静止的状态逐步加速的。如果传动系(它联系着整个汽车)与发动机刚性地联系,则变速器一挂上档,汽车将突然向前冲一下,但并不能起步。这是因为汽车从静止到前冲时,具有很大的惯性,对发动机造成很大地阻力矩。在这惯性阻力矩作用下,发动机在瞬时间转速急剧下降到最低稳定转速(一般300-500RPM)以下,发动机即熄火而不能工作,当然汽车也不能起步。

  因此,我们就需要离合器的帮助了。在发动机起动后,汽车起步之前,驾驶员先踩下离合器踏板,将离合器分离,使发动机和传动系脱开,再将变速器挂上档,然后逐渐松开离合器踏板,使离合器逐渐接合。在接合过程中,发动机所受阻力矩逐渐增大,故应同时逐渐踩下加速踏板,即逐步增加对发动机的燃料供给量,使发动机的转速始终保持在最低稳定转速上,而不致熄火。同时,由于离合器的接合紧密程度逐渐增大,发动机经传动系传给驱动车轮的转矩便逐渐增加,到牵引力足以克服起步阻力时,汽车即从静止开始运动并逐步加速2、保证传动系换档时工作平顺

  2、实现平顺的换档

  在汽车行驶过程中,为适应不断变化的行驶条件,传动系经常要更换不同档位工作。实现齿轮式变速器的换档,一般是拨动齿轮或其他挂档机构,使原用档位的某一齿轮副推出传动,再使另一档位的齿轮副进入工作。在换档前必须踩下离合器踏板,中断动力传动,便于使原档位的啮合副脱开,同时使新档位啮合副的啮合部位的速度逐步趋向同步,这样进入啮合时的冲击可以大大的减小,实现平顺的换档。

  3、防止传动系过载

  当汽车进行紧急制动时,若没有离合器,则发动机将因和传动系刚性连接而急剧降低转速,因而其中所有运动件将产生很大的惯性力矩(其数值可能大大超过发动机正常工作时所发出的最大扭距),对传动系造成超过其承载能力的载荷,而使机件损坏。有了离合器,便可以依靠离合器主动部分和从动部分之间可能产生的相对运动以消除这一危险。因此,我们需要离合器来限制传动系所承受的最大扭距,保证安全。

离合器可分为:摩擦离合器,或是利用液体作为传动的介质(即液力偶合器),或是利用磁力传动(即电磁离合器)

汽车变速器

变速器的作用

  发动机的输出转速非常高,最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。为了发挥发动机的最佳性能,就必须有一套变速装置,来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度。变速器可以在汽车行驶过程中,在发动机和车轮之间产生不同的变速比,通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器的发展趋势是越来越复杂,自动化程度也越来越高,自动变速器将是未来的主流。

  汽车变速器具有这样几个功用:

  ①改变传动比,扩大驱动轮转矩和转速的变化范围,以适应经常变化的行驶条件,同时使发动机在有利(功率较高而油耗较低)的工况下工作;

  ②在发动机旋转方向不变情况下,是汽车能倒退行驶;

  ③利用空挡,中断动力传递,以发动机能够起动、怠速,并便于变速器换档或进行动力输出。

  变速器是由变速传动机构和操纵机构组成,需要时,还可以加装动力输出器。在分类上有两种方式:按传动比变化方式和按操纵方式的不同来分。

  按传动比变化方式来分:

  有级式变速器 是目前使用最广的一种。它采用齿轮传动,具有若干个定值传动比。按所用轮系型式不同,有轴线固定式变速器(普通变速器)和轴线旋转式变速器(行星齿轮变速器)两种。目前,轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有3-5个前进档和一个倒档,在重型货车用的组合式变速器中,则有更多档位。所谓变速器档数即指其前进档位数。 无级式变速器 其的传动比在一定的数值范围内可按无限多级变化,常见的有电力式和液力式(动液式)两种。电力式无级变速器的变速传动部件为直流串激电动机,除在无轨电车上应用外,在超重型自卸车传动系中也有广泛采用的趋势。动液式无级变速器的传动部件为液力变矩器。

  综合式变速器 是指由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器,其传动比可在最大指与最小值之间的几个间断的范围内作无级变化,目前应用较多。

  按操纵方式来分:

  强制操纵式变速器 是靠驾驶员直接操纵变速杆换档。

  自动操纵式变速器 其传动比选择和换档是自动进行的,所谓“自动”,是指机械变速器每个档位的变换是借助反映发动机负荷和车速的信号系统来控制换档系统的执行元件而实现的。驾驶员只需操纵加速踏板以控制车速。

  半自动操纵式变速器 有两种型式:一种是常用的几个档位自动操纵,其余档位则由驾驶员操纵;另一种是预选式,即驾驶员预先用按钮选定档位,在踩下离合器踏板或松开加速踏板时,接通一个电磁装置或液压装置来进行换档。

  变速器的型式

  汽车自动变速器常见的有三种型式:分别是液力自动变速器(AT)、机械无级自动变速器(CVT)、电控机械自动变速器(AMT)。目前应用最广泛的是AT,AT几乎成为自动变速器的代名词。

  AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成,通过液力传递和齿轮组合的方式来实现变速变矩。其中液力变扭器是最重要的部件,它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成,兼有传递扭矩和离合的作用。

  与AT相比,CVT省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动,而是两组带轮进行变速传动。通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行变速。由于取消了齿轮传动,因此其传动比可以随意变化,变速更加平顺,没有换挡的突跳感。

  AMT和液力自动变速器(AT)一样是有级自动变速器。它在普通手动变速器的基础上,通过加装微电脑控制的电动装置,取代原来由人工操作完成的离合器的分离、接合及变速器的选挡、换挡动作,实现自动换挡。
    汽车变速器的一般结构

  1.简单式变速器的基本结构:由壳体、传动部分和操纵部分组成。

  (1)壳体:壳体是基础件,用以安装支承变速器全部零件及存放润滑油。其上有安装轴承的精确镗孔。变速器承受变载荷,所以壳体应有足够的刚度,内壁有加强,形状复杂,多为铸件(材料为灰铸铁,常用HT200)。

  为便于安装,传动部分和操纵部分常做成剖分式,箱盖与壳体用螺栓联接并可靠定位。壳体上有加油、放油口,油面检查尺口,还应考虑散热。

  (2)传动部分:是指齿轮、轴、轴承等传动件。轴的几何尺寸通过强度、刚度计算确定。因主要决定于刚度,而碳钢与合金钢弹性模量近乎相等,所以一般用碳钢(常用45钢)。只有齿轮与轴制成一体或轴载荷严重才用合金钢。轴与齿轮多为花键联接(对中性好,能可靠传递动力,挤压应力小等)。轴的花键部分和放轴承处经表面淬火处理。轴多用滚动轴承支承,润滑简单,效率高、径向间隙小,轴向定位应可靠。润滑方式多用飞溅(υ>25m/s,只要粘度适宜可甩到壁上)。

  (3)操纵部分:主要零件位于变速器盖内。

  2.组成式变速器结构特点:简单式变速器有效率高、构造简单使用方便钧优点矿但档数少,i变化范围小(牵引力、速度范围小),只宜在档数不多的某些车工采用。若增加i的范围,则使变速器尺寸加大,轴跨度增加,为了既增加档数又不使轴跨度过大,可采用组成式变速器。所谓组成式变速器,通常由两个简单式变速器组合而成,其中档数较多的称为主变速器,较少的称为副变速器。

  组成式变速器的优点

  (1)可以减少齿轮个数,而且档数越多减少齿轮个数的优点愈明显。同简单式变速器相比,它可缩短轴的长度,减少整个变速器的外部尺寸和重量,并且能方便地得到不止一个倒档。所以当前进档数超过六个档时,几乎都用组成式变速器。

  (2)传动:比变化率Ω大:若主变速器传动比变化率Ωzu=3,副变速器Ωfu=4则Ω=12;若使简单式变速器Ω=12,结构往往很难合理。

  组成式变速器的缺点:

  (1)档组间传动比有对应关系,不易使每档的2,(速度及牵引力)都很理想。

  (2)换档操纵麻烦,有时要操纵两个变速部分,若为插花换档还不便记忆。

为了减少操纵动作,最好能顺序换档。为此要求重视档次编排十使第灭档组传动比全部大于第11档组,达到多数相领排档的变换只需操纵主变速的目的,这样才最为方便。

通用Hydra-Matic

  通用可称得上是汽车自动变速器的鼻祖了。世界上第一个自动变速器就是1940年应用在美国通用的奥斯莫比尔汽车上的,它是一台串联式行星齿轮结构的液控变速器。而应用于凯迪拉克 STS-V的最新Hydra-Matic六速自动变速器6L80,则可称得上是世界上最先进的液力自动变速器(AT)了。

  对于液力自动变速器来说,它的内部其实也有挡位之分,只是取消了离合器。挡位越多,则换挡的平顺性就越好。目前常见的自动变速器一般都是四速的,即有4个前进挡。6L80则有6个前进挡,齿数比分别是1挡4.03、2挡2.36、3挡1.53、4挡1.15、5挡0.85、6挡0.67。显然,它比4速自动变速器具有更大的速比和更小的速比级差,因此变速时也就更加平顺。

  除了挡数更多以外,6L80还具有很多独有的特殊绝技:

  驾驶换挡控制系统(DSC)——通过它,司机将车辆从自动挡变成无需离合器的高性能五速手动挡。司机把排挡杆推到DSC位置上后,轻轻一碰就可以在指定的范围内利落、流畅地实现加减挡。在司机切换控制状态下,变速器控制模块会监控车辆的速度、发动机扭力以及所使用的挡位来决定是否自动加挡,避免对动力总成造成破坏。每个挡位上都有滑行离合器,能在所有五个挡位上进行发动机制动。

  性能运算降挡系统(PAL)——在连续高速行驶后,阻止升挡,保持发动机制动。变速器控制模块根据驾驶行为来决定是否启动这一装置。如果系统发现车辆拐弯前速度下降,变速器可能会连降两挡以避免失速。

  性能运算换挡系统(PAS)——它在关闭油门高速水平加速时自动调节挡位,在油门重新打开时降挡迅速提升动力。变速器控制模块一旦察觉高速水平指令,这项功能立即启动。

这款变速器还有在崎岖山路上减少“挡位搜索”的换挡稳定功能,带有制动助力的降挡监视功能,电控发动机制动,以及适应这些高动力、高扭力的新式发动机所需的新型双片式扭力变换器。另外,SRX还配备了性能卓越的Downgrade Detection下坡刹车辅助系统。

奥迪Multitronic

  CVT无疑是变速最为平稳的自动变速器,但是它也有其弱点,比如传动带容易损坏,无法承受较大的载荷等,这些技术上的难关使得它一直以来多应用在小排量、低功率的汽车上。但是,奥迪的Multitronic变速器却打破了这一常规,将无级自动变速器(CVT)拓宽到了大排量、中高档车领域。

  传统的CVT的核心是数比变换器,由两组轮盘组和一条张紧的链条组成。Multitronic变速器对链条的结构进行了改进,它采用一种称为多片式链带的传动组件,其链条采用了层状的结构,每一层都有销钉来承受齿轮组斜面给予的压力。此外,链条也是由很多的片组成,从而分化了其所承受的拉力,增加了传输转矩的适应性。这种组件大大拓展了无级变速器的使用范围,能够传递和控制峰值高达280 N?m的动力输出,其传动比超过了以前各种自动变速器的极限值,完全可以满足奥迪A6、A8这样的大型车的要求。

  Multitronic还利用了湿式多片式离合器,取代了以前传统CVT和普通自动变速器车上的液压变矩器。这种离合器和F1赛车采用的半机械式电子离合器极为相似,它耗能少,反应更快,而且具有质量小、尺寸小、传动效率高的特点。

  Multitronic对液压控制系统也作了优化,它内部有两个活塞,而且高压油路和冷却油路彼此是独立的,这样油泵输油量就比常规配置中的输油量要低得多,也就提高了变速器的效率,行驶性能也因此得到改善。传统无级变速器的“橡胶效应”和“离合器打滑现象”也随之消失。

全新的电子控制系统中还包含了DRP动态控制程序,它能对驾驶员使用油门踏板的方式进行评估,从而确定是把重点放在性能上还是经济性上。若是强调经济性,当车速低至60km/h以下时,它会根据事先设计好的以经济性为主的特性图,通过调低速比,将发动机的转速转化成车辆前进的动力。如果驾驶员把油门踩到底,该程序立即切换到用于驱动的特性图,并转换到低速挡,这时即使行车速度很低,发动机也会以最大功率输出所需的高转速运转。在正常驾驶条件下,它会在这两个极端之间选择最合适的速比。

雷诺R25 F1赛车变速器

  雷诺的R2赛车在2005年的F1大奖赛中,可以说是风光无限,力压法拉力、迈凯伦、威廉姆斯等老牌劲旅,而稳居第一。这除了得益于车手的优秀表现外,更与明显改善的赛车性能密不可分,R25赛车的6挡半自动变速器自然也是功不可没。

  F1赛车的变速器一般是电控机械自动变速器(AMT)形式,它像手动变速器那样操纵灵活、能最大限度地发挥车手的驾驶经验,同时,它内部采用电脑实现自动换挡控制,因此又和自动变速器一样控制简便,可以说是个半自动变速器。这种变速器集成了手动变速器和自动变速器的优点,因此成为F1赛车的首选。

  目前大多数车队普遍采用7挡AMT变速器,即赛车有7个前进挡和1个倒挡。而R25却有所不同,采用6挡半自动变速器。由于少了一挡,在高速时会有些吃亏,但是,由于变速比的不同,它还是会在中低速时获得更大的扭矩,以提高赛车的加速能力。而本赛季雷诺R25的杰出表现,也认证了这种设计的合理性:在最高车速上,R25并不占优势,甚至比F2005要差一些,但是它的加速性能突出,在比赛一开始就能迅速摆脱其他赛车。而且在加减速频繁的转弯处,它的出色加速性能使其他赛车很难超过。

    自动变速器

    自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点,已成为现代轿车配置的一种发展方向。装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩,驾驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被换挡搞得手忙脚乱。

  汽车自动变速器常见的有三种型式:分别是液力自动变速器(AT)、机械无级自动变速器(CVT)、电控机械自动变速器(AMT)。目前轿车普遍使用的是AT,AT几乎成为自动变速器的代名词。

  AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成,通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中液力变扭器是AT最重要的部件,它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成,兼有传递扭矩和离合的作用。

  自动变速器的挡位

  一般来说,自动变速器的挡位分为P、R、N、D、2、1或L等。

  P(Parking):用作停车之用,它是利用机械装置去锁紧汽车的转动部分,使汽车不能移动。当汽车需要在一固定位置上停留一段较长时间,或在停*之后离开车辆前,应该拉好手制动及将拨杆推进“P”的位置上。要注意的是:车辆一定要在完全停止时才可使用P挡,要不然自动变速器机械部分会受到损坏。另外,自动变速轿车—[装置空挡启动开关,使得汽车只能在“P”或“N”挡才能启动发动机,以避免在其他挡位上误启动时使汽车突然前窜。

  R(Reverse):倒挡,车辆倒后之用。通常要按下拨杆上的保险按钮,才可将拨杆移至“r”挡。要注意的是:当车辆尚未完全停定时,绝对不可以强行转至“r”挡,否则变速器会受到严重损坏。

  N(Neutral):空挡。将拨杆置于“N”挡上,发动机与变速器之间的动力已经切断分离。如短暂停留可将拨杆置于此挡并拉出手制动杆,右脚可移离刹车踏板稍作休息。

  D(Drive):前进挡,用在一般道路行驶。由于各国车型有不同的设计,所以“D”挡一般包括从1挡至高挡或者2挡至高挡,并会因车速及负荷的变化而自动换挡。将拨杆放置在“D”挡上,驾车者控制车速快慢只要控制好油门踏板就可以了。

  2(Second Gear):1挡为前进挡,但变速器只能在1挡、2挡之间变换,不会跳到3挡和4挡。将拨杆放置在2挡位,汽车会由1挡起步,当速度增加时会自动转1挡。2挡可以用作上、下斜坡之用,此挡段的好处是当上斜或落斜时,车辆会稳定地保持在1挡或2挡位置,不会因上斜的负荷或车速的不平衡、令变速器不停地转挡。在落斜坡时,利用发动机低转速的阻力作制动,也不会令车子越行越快。

  1(First Gear):1挡也是前进挡,但变速器只能在1挡内工作。不能变换到其他挡位。它用在严重交通堵塞的情况和斜度较大的斜坡上最能发挥功用。上斜坡或下斜坡时,可充分利用汽车发动机的扭力。

  自动变速器常识——正确维护自动变速器

  1.经常检查自动变速器油

  自动变速器对油液的要求极其严格,它要求油液不仅有润滑、清洗、冷却作用,还应具有传递扭矩和传递液压以控制离合器、制动器的工作性能,所以自动变速器油是一种特殊的高级润滑油,通常称之为“ATF”,其型号有很多种,国内常见的有Ford标准F型和GM标准 DEXRONII型,使用时切记要认清。“ATF”型号不同,其摩擦系数就不一样。若该使用DEXRONII型而错用为F型,则会使自动变速器发生换挡冲击和制动器、离合器突然啮合的现象。F型错用为DEXRONII型则会引起自动变速器内离合器、制动器打滑,加速摩擦片早期磨损。

  另外,自动变速器油量的检查也很重要,自动变速器的生产厂家不同,工作液的检查条件也就不同。检查时一般都要求在变速器热态(油温50℃—80℃)时将汽车停放在水平路面上,发动机怠速运转(本田车规定发动机熄火),选挡杆放在P位(日产车允许放在N位),此时抽出油尺擦净后重新插入再拔出检查,油面应达到油尺上规定的上限刻度附近为准。

  油质的检查,一般使用和维护人员因无检测设备,只能从外观上判断,可用手指捻一捻,感觉一下粘度,用鼻子闻一闻气味如何,若已变色或有烧焦的气味,则应更换新油。

  2.自动变速器油的更换

  多数自动变速器要求定期换油,换油周期一般为2—4万公里。放油前,应将变速器预热到工作温度,以便降低油的粘度,确保油内杂质和沉淀物随油一起排出。在预热和加油过程中,汽车应停放在水平地面,并拉紧手制动。

  放完油后,视情况拆下机油盘,彻底清洗机油盘和过滤器滤网,然后再将机油盘装好。加油时,先从加油口注入工作液达到规定的标准,起动发动机,在发动机怠速运转的情况下,移动选挡杆经所有的挡位后回到P位,这样可使变速器迅速地热起,然后再加油。

  3.检查手动选挡机构

  手动选挡机构从选挡杆到手动阀是通过连杆或拉线连接起来的,均有调整部位。手动手柄的位置应与自动变速器内的弹簧卡片位置一一对应,若不对应则需调整。手动选挡机构的调整往往被忽视,有时自动变速器修理结束后,由于没有调整选挡机构,最后导致换挡冲击力过大,甚至会造成事故。

  4.制动带的调整

  自动变速器的制动带为可调结构的均需调整,以补偿其正常磨损。制动带的调整应遵照厂家的技术规定,调整后可通过道路试验判断调整的结果。制动带调整的作业位置,视变速器的型号而不同。

  5.停车挡的制动性能检查

  在坡道上停车,应将选挡杆扳入P位,此时松开制动踏板,汽车应不会自行滑下。若需要将选挡杆从P位移开,应记住必须先踩下制动踏板,否则会摘不下来,因此在停车挡无制动性能时应检查维修。

  自动变速器的基本组成

  自动变速器的厂牌型号很多,外部形状和内部结构也有所不同,但它们的组成基本相同,都是由液力变矩器和齿轮式自动变速器组合起来的。常见的组成部分有液力变矩器、行星齿轮机构、离合器、制动器、油泵、滤清器、管道、控制阀体、速度调压器等,按照这些部件的功能,可将它们分成液力变矩器、变速齿轮机构、供油系统、自动换挡控制系统和换挡操纵机构等五大部分。

  1、液力变矩器

  液力变矩器位于自动变速器的最前端,安装在发动机的飞轮上,其作用与采用手动变速器的汽车中的离合器相似。它利用油液循环流动过程中动能的变化将发动机的动力传递自动变速器的输入轴,并能根据汽车行驶阻力的变化,在一定范围内自动地、无级地改变传动比和扭矩比,具有一定的减速增扭功能。

  2、变速齿轮机构

  自动变速器中的变速齿轮机构所采用的型式有普通齿轮式和行星齿轮式两种。采用普通齿轮式的变速器,由于尺寸较大,最大传动比较小,只有少数车型采用。目前绝大多数轿车自动变速器中的齿轮变速器采用的是行星齿轮式。

  变速齿轮机构主要包括行星齿轮机构和换档执行机构两部分。

  行星齿轮机构,是自动变速器的重要组成部分之一,主要由于太阳轮(也称中心轮)、内齿圈、行星架和行星齿轮等元件组成。行星齿轮机构是实现变速的机构,速比的改变是通过以不同的元件作主动件和限制不同元件的运动而实现的。在速比改变的过程中,整个行星齿轮组还存在运动,动力传递没有中断,因而实现了动力换挡。

  换挡执行机构主要是用来改变行星齿轮中的主动元件或限制某个元件的运动,改变动力传递的方向和速比,主要由多片式离合器、制动器和单向超越离合器等组成。离合器的作用是把动力传给行星齿轮机构的某个元件使之成为主动件。制动器的作用是将行星齿轮机构中的某个元件抱住,使之不动。单向超越离合器也是行星齿轮变速器的换挡元件之一,其作用和多片式离合器及制动器基本相同,也是用于固定或连接几个行星排中的某些太阳轮、行星架、齿圈等基本元件,让行星齿轮变速器组成不同传动比的挡位。

  3、供油系统

  自动变速器的供油系统主要由油泵、油箱、滤清器、调压阀及管道所组成。油泵是自动变速器最重要的总成之一,它通常安装在变矩器的后方,由变矩器壳后端的轴套驱动。在发动机运转时,不论汽车是否行驶,油泵都在运转,为自动变速器中的变矩器、换挡执行机构、自动换挡控制系统部分提供一定油压的液压油。油压的调节由调压阀来实现。

  4、自动换挡控制系统

  自动换挡控制系统能根据发动机的负荷(节气门开度)和汽车的行驶速度,按照设定的换挡规律,自动地接通或切断某些换挡离合器和制动器的供油油路,使离合器结合或分开、制动器制动或释放,以改变齿轮变速器的传动化,从而实现自动换挡。

  自动变速器的自动换挡控制系统有液压控制和电液压(电子)控制两种。

  液压控制系统是由阀体和各种控制阀及油路所组成的,阀门和油路设置在一个板块内,称为阀体总成。不同型号的自动变速器阀体总成的安装位置有所不同,有的装置于上部,有的装置于侧面,纵置的自动变速器一般装置于下部。

  在液压控制系统中,增设控制某些液压油路的电磁阀,就成了电器控制的换挡控制系统,若这些电磁阀是由电子计算机控制的,则成为电子控制的换挡系统。

  5、换挡操纵机构

  自动变速器的换挡操纵机构包括手动选择阀的操纵机构和节气门阀的操纵机构等。驾驶员通过自动变速器的操纵手柄改变阀板内的手动阀位置,控制系统根据手动阀的位置及节气门开度、车速、控制开关的状态等因素,利用液压自动控制原理或电子自动控制原理,按照一定的规律控制齿轮变速器中的换挡执行机构的工作,实现自动换挡。

  自动变速器的工作过程

  自动变速器之所以能够实现自动换挡是因为工作中驾驶员踏下油门的位置或发动机进气歧管的真空度和汽车的行驶速度能指挥自动换挡系统工作,自动换挡系统中各控制阀不同的工作状态将控制变速齿轮机构中离合器的分离与结合和制动器的制动与释放,并改变变速齿轮机构的动力传递路线,实现变速器挡位的变换。

  传统的液力自动变速器根据汽车的行驶速度和节气门开度的变化,自动变速挡位。其换挡控制方式是通过机械方式将车速和节气门开度信号转换成控制油压,并将该油压加到换挡阀的两端,以控制换挡阀的位置,从而改变换挡执行元件(离合器和制动器)的油路。这样,工作液压油进入相应的执行元件,使离合器结合或分离,制动器制动或松开,控制行星齿轮变速器的升挡或降挡,从而实现自动变速。

  电控液力自动变速器是在液力自动变速器基础上增设电子控制系统而形成的。它通过传感器和开关监测汽车和发动机的运行状态,接受驾驶员的指令,并将所获得的信息转换成电信号输入到电控单元。电控单元根据这些信号,通过电磁阀控制液压控制装置的换挡阀,使其打开或关闭通往换挡离合器和制动器的油路,从而控制换挡时刻和挡位的变换,以实现自动变速。

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  ● 自动变速器的使用

  ◆ 首先介绍自动变速器的各个档位的作用和使用方法

  P停车挡:只有在车辆完全停稳时,才可挂入该挡,挂入该挡后,驱动车轮被机械装置锁止而使车轮无法转动。若想将排挡杆移出该位置,须踏下制动踏板并按下排挡杆手柄上的锁止按钮。   R倒车档:只有当车辆静止且发动机怠速运转时,才可挂人倒车挡,按下排挡杆手柄按钮,即可将排挡杆移入或移出倒车挡。在车辆前行时,不要误将排挡杆挂入R挡,特别是在变速器处于应急状态时,千万不能在前行中挂人R挡,那样会使自动变速器严重损坏。

  N空挡:在点火开关打开状态下,车辆静止或车速低于5Km/h时,挂入该挡后,排挡杆会被锁止电磁铁锁止。若想移出该挡,需踏下制动踏板,同时按下手柄按钮,在车速高于5Km/h时,只需按下手柄按钮即可将排挡杆移入或移出N挡。

  D驱动档:一般情况下可选用此挡,在D挡位置,变速器控制单元根据车速及发动机负荷等参数,控制变速器在1-4挡中自由切换。

  3坡路档:在有坡度的路面上行驶时可挂入该挡,此时变速器会在1-3挡中自动换挡,但不会换入4挡,这样,在下坡时提高了发动机的制动效果。

  2长坡档:遇到较长距离的坡路时选用此挡,控制单元根据行驶速度及节气门的开度变化,控制车辆在1、2挡中自动换挡,这样一方面避免了挂入不必要的高速挡,另一方面在下坡时可更好的利用发动机的制动效果。

  1陡坡档:在上下非常陡峭的坡路时选用此挡,挂入1挡后,汽车总处于1挡行驶状态,而不会换人其他3个前进挡位,这样一方面可以保证在爬坡时有足够的动力,另一方面在下坡时可最大限度地利用发动机的制动效果。

  ◆ 自动变速器使用注意事项:

  (1)只有排挡杆置于P、N位置时,方可起动发动机,在点火开关打开状态下,若想移出这两个挡位,必须先踏下制动踏板,同时按下手柄按钮,才可将排挡杆移入其他挡位。

  (2)P挡可作为手制动的辅助制动器,但不可替代手制动器。   (3)车辆被牵引时排挡杆须置于N位置,牵引时车速不可超过50Km/h,牵引距离也不能超过50Km,若需牵引更长的距离,需将驱动车轮升离地面。

  (4)若自动变速器的控制单元因电气故障而导致其进入应急状态,此时只有3、1、R挡可以工作,不要认为尚有挡位可用,就不去修理,应及时查明故障并排除,否则会损坏自动变速器内的多片离合器。

  (5)自动变速器车无法用牵引或推动起动的方法起动发动机,因为ATF油泵不工作,自动变速器无法建立起正常的工作油压。

  (6)在寒冷的冬季,行车前先起动发动机预热1分钟后再挂挡行驶。

  ● 自动变速器的养护

  任何机械的使用都要有维护,而自动变速器的维护最重要的就是自动变速器油的检查和更换。自动变速器内注入一种叫做ATF的润滑油,即自动变速器油,它的作用除了润滑、降温和清洗以外,更主要的是通过油的流动传递扭矩,也就是传递发动机和变速箱之间的动力。ATF油的工作温度一般在140摄氏度左右,因此对油的质量要求很高,还必须保持清洁。

  ◆ 变速器油的检查

  如果车主愿意,可以自己检查自动变速器油液面。检查时汽车应停放在平坦的路面上,发动机怠速运转,换挡杆位于P位。

  第一步:将换挡杆移到1挡再从1挡移到P挡。通过每个挡位时稍有停留,确保每个挡位啮合和脱开。

  第二步:打开发动机舱盖。

  第三步:拉起油尺端锁杆,拔出油尺擦干,然后将其推到油底。

  第四步:拉出油尺读取液面高度,液面须符合下列条件: 冷态变速器:应从+20℃一侧读取,液面应保持在MAX到MIN之间。热态变速器:液面应从标有+80℃一侧读取,液面应保持在MAX到MIN之间。冷态表示发动机运行少于1min,最高室温35℃。汽车至少行驶20Km为热状态。

  第五步:如需添加变速器油可通过油尺管上端,过程如下:读取+20℃一侧加注0.25L,液面可从MIN升到MAX。从+80℃的一侧加注0.4L,液面可从MIN上升到MAX。

  第六步:在变速器油检查过程中,一定要保证干净,避免尘土微粒进入变速器,导致变速器过早损坏。

  第七步:如果发现变速器油面出现不正常现象,首先进行简单的目视检查,看看是否存在明显的泄漏或者其他故障,最好还是送到特约售后服务中心进行检查和排除故障。

  ◆ 自动变速器油的更换

  自动变速器油的更换应参照使用手册严格执行,更换里程一般为2-4万公里或者被放置一年以上。车辆在比较恶劣的条件下使用时,一定要根据汽车的保有时间和行驶里程提前更换变速器油。

  很多车主认为,更换自动变速器油与更换机油等没有很大区别,其实不然,两者是有很大区别的。采用传统的排放和加注的方式进行自动变速器油的更换会在液力变矩器和冷却管中残留75%的旧变速器油,新的自动变速器油加入以后,会很快被污染,达不到更换的目的。为100%地更换自动变速器中的传动液,需要专业的设备来完成,需要车主到4S进行更换,并且最好是更换原厂的ATF油。

  ◆ 自动变速器的常见故障

  自动变速器在使用过程中常见的故障有自动换档不良、换挡时冲击较大、挂上档后不能行驶、挂入P位不能将车停稳、变速器打滑、升档迟缓、跳档频繁等。自动变速器发生故障时,首先应对以下几项进行检查:

  1、 自动变速器油量的检查(参见养护)。

2、 检查自动变速器油的质量:在检查自动变速器油的数量时,同时检查自动变速器油的质量。若自动变速器油变色或有焦臭味,则应尽快将汽车送到修理厂进行拆检。

手自一体 

  手自一体变速器介绍

  目前,技术先进的手自一体式变速器越来越多的装备到国产车中。其中最具代表性的为:标致307的Tiptronic、奥迪的Multitronic、福特蒙迪欧的Durashift5等。

  顾名思义,“手自一体”就是将汽车的手动换挡和自动换挡结合在一起的变速方式。手动挡因为自己可以自由调节挡位及转速,驾驶起来有种畅快的感觉,运动感十足,富有驾驶乐趣。

  如今,随着技术日趋成熟和成本降低等因素,这种以前堪称奢侈的装备离我们普通消费者越来越近。这种手动/自动变速系统首先由德国专业高性能跑车生产厂家保时捷在其911车型上推出,称之为Tiptronic。作为保时捷的扛鼎之作,自问世7年以来,以其高稳定性及领先的科技,在世界范围内广受各方赞誉。它的出现使得高性能跑车不必受限于传统的自动挡的束缚。让驾驶者也能享受手动换挡的乐趣。

  东风307采用这套系统后,完全继承了原系统反应敏捷、换挡柔顺的特点。城市道路行驶状态下,把挡位放入D挡,使其处于自动挡的模式下。有效减少驾驶疲劳。而在郊区路段就可以使用手动模式,换挡杆推向“+”符号时完成加挡操作,推向“-”符号时则完成减挡操作。东风标致307将手动挡的驾驶乐趣和自动挡的方便舒适完美融和在一起。让消费者鱼与熊掌不可兼得的苦恼得到真正的解决。

  手自一体变速器能给我们带来更多的方便和乐趣,但有一点不得不提。先进技术的应用往往意味着较高的维护成本及苛刻的使用要求。所以消费者在选购一款带有手自一体变速器的车型时,技术是否先进、系统是否稳定成熟显得格外重要。否则,消费者不仅不能享受到手自一体给你带来独特的享受,还会给自己带来无尽的烦恼。

  手自一体变速箱实际上还是自动变速箱的一种,通过电控系统模拟出手动变速箱的操作。保时捷Tiptronic顺序升降挡系统是变速箱管理系统,是软件而不是硬件。它的出现,在操作上给予驾驶者更大的自由度,就是可以自由选择自己认为合适的挡位和换挡时机,大大提高了驾驶乐趣。

  自动变速箱能够大大减少手动换档对汽车传动系的冲击,从而延长汽车的使用寿命,提高乘坐舒适性。它能够根据路面状况选择适当的档位,使发动机工作于最佳状况。对于经常穿梭于复杂路况的轿车,它可以使司机不必踏离合器进行频繁换档,因此可以降低司机的劳动强度。

  手动变速箱因为没有自动变速箱那样的液力耦合器,所以一般会比较省油,(尤其是在城市道路,对同一辆车同样的驾驶方式也会有1-2L/100公里的差距)同时也使人能够充分感受驾驶的乐趣。

  手自一体变速箱就是为了提高自动变速箱的经济性和操控性而增加的设置,让原来电脑自动决定的换挡时机重新回到驾驶员手中。同时,如果在城市内堵车情况下,还是可以随时使用自动挡以便使自己轻松。

    四轮驱动系统

    很多人也许会认为四轮驱动的汽车会有更加强的贴地性能,其实他们把贴地性能的概念给混淆了,四轮驱动汽车与两轮驱动汽车的最大差别在于:FF车型会因为轮子的空转而转向不足,偏离了弯道,而FR车型则会甩尾,而四轮驱动则由于各个轮子的动力分配是自动的,就不会存在上面这种问题,这是涉及到汽车的循迹性能的问题,而并非是贴地性能。

  相反的,同一款车子的四驱版和两轮版,往往四轮版的加速性能和贴地性能要强于两轮版的,最好的例子就是奥迪的A4,因为四轮驱动的车子在重量和摩擦力方面都比两轮驱动的要大。

  被动式的四轮驱动系统,采用的是机械式的分动装置,例如齿轮式的扭力感应差速器--奥迪的Quattro,或者油压式的分动器--保时捷的911 Turbo,该系统是在车轮发生空转以后才介入的。而主动式的四轮驱动系统,是通过由电脑控制的多碟式离合器来介入的,例如大众的4 Motion,电脑会不断收集轮胎的转速与油门的大小等数据,在轮胎发生空转以前就把扭力分配好。    

    系统分类

  四轮驱动系统分为两大个类别:主动与被动,但目的不外乎只有一个,就是把动力从空转打滑的轮子移走,然后再重新分配到抓地力较大的轮子上,就好比车轮打滑,我们要用石块木板等东西塞在打滑的轮子下面一样,道理很简单。当两轮(前轮或者后轮)驱动的汽车发生轮胎空转打滑的时候,补救措施只有一个,就是减小引擎的驱动力,而驾驶者只有通过收油才能达到这个目的,或者行车电脑控制油门的收小。而四轮驱动的汽车就不同了,你可以任凭自己的喜好打脚加油,动力会通过电子系统自动分配到各个车轮上,能更加有效的防止车轮打滑的情况发生。

  四轮驱动顾名思义就是汽车四个车轮都能得到驱动力。这样一来,发动机的动力被分配给四个车轮,遇到路况不好才不易出现车轮打滑,汽车的通过能力得到相当大地改善。四驱系统主要分成两大类:半时四驱(PartTime4WD)和全时四驱(FullTime4WD)。现时,我们使用的四驱车大多是半时四驱。只要车上有专门的两驱、四驱切换拨杆或按钮,那么,这辆就是使用半时四驱的四驱车。半时四驱是四驱车最常使用的四驱系统,基本型号(一辆四驱车可能有4-6种型号,如Pajero的五种型号的引擎、变速箱和车内饰完全不一样,车价可相差近一倍)的三菱帕杰罗、L300、L400、基本型号的陆地巡洋舰PRADO、LC100、LC70、LC75、美国JEEP、五十铃TROOPER、RODEO、铃木VITARA、JIMNY等都使用半时四驱。半时四驱的使用可分两种状态:一种是两驱,汽车只有两个车轮得到动力,与普通汽车没有区别;另一种则是四驱,此时汽车前后轴以50:50的比例平均分配动力。半时四驱历史悠久,其优点是结构简单、可靠性大,加装自由轮毂(FreeWheelHub)后更加省油。全时四驱是使汽车四个车轮一直保持有驱动力的四驱系统。若要细分全时四驱系统,可分成固定扭矩分配(前后50:50比例分配)和变扭矩分配(前后动力分配比例可变)两大类。全时四驱也有很长的历史,可靠性更大,但其耗油量较大。

  1、分时四轮驱动系统。这是一种可以在两驱和四驱之间手动切换的系统。动力输出的扭矩基本是以同样的大小传递给前后轴,当在附着力良好的路面行驶至弯道时,由于前后轴的转速不同,分时驱动的前后轴之间没有差速器,所以会发生一侧轮胎产生了刹车的感觉,所以不能在硬地面(铺装路面)上使用四驱,特别是在高速急转弯时,这种弯道制动有可能造成车辆失控。

  汽车转向时,前轮转弯半径比同侧的后轮要大,路程走得多,因此前轮的转速要比后轮快;以至四个车轮走的路线完全不一样,所以半时四驱只可以在车轮打滑时才挂上四驱。一回到摩擦力大的铺装路面应马上改回两驱,不然的话,轮胎、差速器、传动轴、分动器都会损坏。所以驾驶半时四驱车必须小心,其四驱不可以在硬路面(铺装路面)上使用;下雨天也不可以用;有冰或雪地则可以用,而一旦离开冰雪路面应马上改回两驱。 

  只装置了机械式分时驱动的常见作品有:陆地巡洋舰70系列,吉普牧马人,吉普切诺基sport,三菱帕杰罗V32,铃木Jimny,尼桑途乐4800等。而大众和奥迪品牌的VW Golf Synchro、4Motion以及Audi A3、S3、TT和Seat Leon(这些车型都采用相同的引擎和底盘)都是将引擎的扭力输出到后轮,只有当前轮滑转时,Haldex型的中央差速器才开始起作用,将一部分扭力输出到前轮,形成四驱的形式。所以,如果想在市场上找到真正的全时四轮驱动轴间差速器,当行驶在崎岖不平的山路和沼泽时,器及恒时四轮驱动系统起到了至车,就应该排除上述车型。 

  2、为了避免分时系统所产生的弯道制动现象,在前后轴之间装上差速器,这就是全时驱动。全时四驱系统内有三个差速器:除了前后轴各有一个差速器外,在前后驱动轴之间还有一个中央差速器。这使全时四驱避免了分时四驱的固有问题(在硬路面不能用四驱的问题):汽车在转向时,前后轮的转速差会被中央差速器吸收。所以,全时四驱在硬路面(铺装路面)、下雨时有更可靠的四轮抓着力,比分时四驱优越。但到了冰雪,沼泽地就会把中央差速器锁上(否则可能无法前进);回到不滑的硬路(铺装路),会把中央差速器锁解开。 

  装置这类纯机械式全时系统的作品分别有:陆地巡洋舰100系列,富士斯巴鲁,奔驰G系列,三菱帕杰罗V3000,帕杰罗io,吉普切诺基Limited,吉普自由。 

  有一些四驱车使用看起来像全时四驱的智能四驱系统。这些系统平时是以前驱为主,当前轮打滑时,动力会部分转移后轮,帮助前轮使汽车行驶(可理解为智能的半时四驱),如本田CRV、HRV、凌志RX300、丰田RAV4等就是使用这种系统(可能省去四驱系统而只是前轮驱动,购买时请注意)。这种系统并不可靠,只是为在湿滑路面行驶提高些稳定性罢了。 

  在四驱车中,富士重工生产的斯巴鲁汽车的全时四轮驱动系统是比较完善的,四个车轮的扭矩输出比例各为25%,并且与其特有的水平对置发动机相结合,达到了左右对称,从而降低了重心,提高了抓地性能,不管是在高速路面,还是雨雪湿滑路面,都能按照驾驶者的意愿从容转向。这也是其推崇“主动驾驶、主动安全”的资本。旗下有成为“弯道之王”之称的翼豹,“坡道之王”之称的森林人,可以作为豪华公务车的力狮以及具有“双向融通”概念的傲虎也都具有非凡的操控性和安全性。

  鉴于四轮驱动车理想的表现,自1982年起世界拉力锦标赛中获胜的车辆都是全时四轮驱动的汽车。既然四驱明显优于两驱,但采用的比例却远远小于两驱车呢?其答案就是成本。四驱车的造价比两驱车高得多,一辆四驱车必须采用3个差速器,其中一个安置于前后传动轴之间,而另两个则分别安置在前后半轴之间。正是因为价格的原因,汽车制造商无法将四驱车型全面推向民用市场。另外,四轮驱动车的燃油经济型比较差,在民用市场上推广受到了很多掣肘。

  但在拉力车赛中,车辆追求的是最高性能,理所当然会采用各种最先进的技术,而不会过多考虑成本问题。如果不能提供足够的附着力,再强大的引擎扭力也无法施展。所以,如今主流的拉力赛车都采用四轮驱动方式。 

  斯巴鲁自1989年参加世界拉力锦标赛以来,屡获佳绩,更为可贵的是,把从赛场上汲取的经验技术精粹全部应用在了民用车辆上,这也可谓是选择四驱车辆车友的一个福音了。 

  当然,虽然驱动形式占据非常重要的地位,直接对车身设计、引擎选择等等都产生直接影响,但是也表明了汽车性能的实现是一个系统工程。仅仅一个驱动形式应用在不同的生产线上,造就的汽车也有很大的不同。譬如都是前轮驱动车,循迹性良莠不齐,而四轮驱动车的油耗也不一定高于前轮驱动车。斯巴鲁汽车的所有车辆均为全轮驱动系统,而力狮2.5i的百公里经济油耗为仅6.1升、力狮3.0R为7.3升、森林人2.0X为7.6升、森林人2.5XT为8.3升、傲虎3.0为7.6升、翼豹2.0WRX为7.1升,远远优于同等排量车的前轮驱动、后轮驱动和四轮驱动车。而这就得益于其独特的水平对置发动机和车身青量刚性设计,水平对置发动机具有重心低、低振动、环保和燃油经济的特点,与全时四轮驱动系统相结合则形成了一个比较完美的组合。

    系统比较

  两种四驱系统比较

  半时四驱靠操作分动器实现两驱与四驱的切换。由于分动器内没有中央差速器,所以半时四轮驱动的汽车不能在硬地面(铺装路面)上使用四驱,特别是在弯道上不能顺利转弯。这是因为半时四驱在分动器内没有中央差速器,而无法把前后轴的转速调整所致。汽车转向时,前轮转弯半径比同侧的后轮要大,路程走得多,因此前轮的转速要比后轮快;以至四个车轮走的路线完全不一样,所以半时四驱只可以在车轮打滑时才挂上四驱。一回到摩擦力大的铺装路面应马上改回两驱,不然的话,轮胎、差速器、传动轴、分动器都会损坏。不少半时四驱前轮都可以装上自由轮毂(FREEWHEELHUB),这是一个很好的手动离合器,在不用四驱时,它可以断开前轮与传动半轴的连接,从而把车轮和左右传动半轴、差速器、传动轴、分动器的摩擦力都减去,达到省油和延长CVJOIN(万向节,constantvelocityjoint)和分动器齿轮寿命的目的。又可以降低车内噪声,是一个十分好的设计(WARN和ARB都有这产品给SUZUKI、LANDROVER、HILUX、PRANDO、PAJERO、NISSANCHEROKEE等半时四驱吉普车使用)。所以驾驶半时四驱车必须小心,其四驱不可以在硬路面(铺装路面)上使用;下雨天也不可以用;有冰或雪地则可以用,而一旦离开冰雪路面应马上改回两驱。全时四驱系统内有三个差速器:除了前后轴各有一个差速器外,在前后驱动轴之间还有一个中央差速器。这使全时四驱避免了半时四驱的固有问题(在硬路面不能用四驱的问题):汽车在转向时,前后轮的转速差会被中央差速器吸收。所以,全时四驱在硬路面(铺装路面)、下雨时有更可靠的四轮抓着力,比半时四驱优越。但到了冰雪,沼泽地就必须把中央差速器锁上(否则可能无法前进);回到不滑的硬路(铺装路),马上要把中央差速器锁解开。有些全时四驱的中央差速器比较先进,一般情况下它可以把汽车动力平分给前后轴。当车轮出现打滑时,它会自动把中央差速器锁上。在第一代RangeRover自动变速车型中就可以找到这种设备,它是大众汽车发明的粘性防滑差速器。此系统同时也常被Audi的四驱车所使用。这种系统在小车上表现很好(类似的限滑差速器在现代的四驱轿车上被广泛使用,可有效提高行驶的安全性等),但在大四驱车上,它就没有差速器手动锁来得可靠。所以,新一代RangeRover已不再使用这一系统了。另外,有一些四驱车使用看起来像全时四驱的智能四驱系统。这些系统平时是以前驱为主,当前轮打滑时,动力会部分转移后轮,帮助前轮使汽车行驶(可理解为智能的半时四驱),如本田CRV、HRV等就是使用这种系统(不少平价SUV包括CRV,HRV,凌志RX300丰田RAV4等都可能省去四驱系统而只是前轮驱动,购买时请注意)。这种系统并不可靠,但有新意(一般由前置前驱的轿车系统改进而来)。

  从大四驱越野车的驱动系统来看,我个人喜欢半时四驱和有手动中央差速锁的全时四驱车,其它的智能四驱系统都是没有必要的。因为,时间证明了半时四驱和全时四驱带中央差速锁是最可靠的四驱系统。无可否认,智能四驱系统十分适合小汽车用。因为一般市民开车并不需要了解驱动结构,只要汽车会走就可以了。全自动是最简单的选择。

  现在,有的四驱车标榜可以实现半时四驱和全时四驱的切换,我认为这是画蛇添足,只是车商为了增加新意的做法。如美国JEEP中顶级Cherokee、GrandCherokeeEvolution、日本顶级Pajero3.5GDI等。它们还都有一个共同的缺点,就是不能装上自由轮毂(FreeWheelHub),在用两驱时不能真正起到的省油作用。

    百年历史

  由梅赛德斯-奔驰看四轮驱动技术的百年历史

  梅赛德斯-奔驰四轮驱动历史始于1903年。从那时起,梅赛德斯-奔驰一直坚持明确的方针:如果要在条件糟糕的路面上确保能够安全有效地行驶,四轮驱动技术将是最佳的选择。数十年来,四轮驱动已经成功应用于梅赛德斯-奔驰的不同车型之中,包括轿车和商用车,这其中的一些车型(例如G级或乌尼莫克系列)在世界各地赢得了良好的声誉。对于应用了4MATIC技术的梅赛德斯-奔驰轿车和SUV来说,即使在普通公路上其也能够带来非凡的性能表现。

  早在1903年,保罗·戴姆勒就为设计四轮驱动汽车奠定了基础。保罗·戴姆勒是公司创始人戈特利布·戴姆勒的儿子,当时在奥地利戴姆勒汽车公司(位于维也纳新城)担任工程总监。1904~1905年,戴姆勒汽车公司建造了一辆四轮驱动军用牵引车。随后,戴姆勒汽车公司开发了一些四轮驱动牵引车和装甲汽车。然而,直到第一次世界大战的时候,汽车才最终取代了军方的马拉车。后来,四轮驱动汽车越来越多地应用于建筑工地或扫雪作业。为了能够从这种发展成果中获益,奔驰公司在加格瑙开发了四轮驱动商用车。

  ● 四轮驱动和四轮转向:“Dernburg Wagen”

  1907年,德意志帝国殖民部向戴姆勒汽车公司(DMG)订购了一辆用于特殊使命的汽车。由于这辆汽车将用于当时德意志帝国在西南非洲的殖民地(如今的纳米比亚),因此该车必须具有卓越的越野性能以适应当地恶劣的路况。为此,戴姆勒汽车公司的柏林-马林菲尔德工厂制造了一辆由保罗。

  戴姆勒设计的四轮驱动汽车,并以当时德意志帝国殖民部部长Bernhard Dernburg(1865-1937)的名字命名。1908年,这辆汽车成为了Bernhard Dernburg在德意志帝国西南非洲殖民地的公务车。在后殖民时代,这辆汽车的踪迹被人们所忽视,至今其下落依然是个谜。“Dernburg Wagen”采用了六座旅行车的车身设计,具有着恢弘的气度:长度为4.9米,高度(含车顶)为2.7米,轮距为1.42米,整备质量为3.6吨左右。

  为了提高操控性,“Dernburg Wagen”装配了全时四轮驱动以及四轮转向系统,并且为所有的动力传输部件都安装了细粒流沙防护罩以适应当地的气候。作为梅赛德斯-奔驰的第一款四轮驱动汽车,“Dernburg Wagen”的爬坡能力达到了25度。在 6张照片和上述5个尺寸数据的基础上,戴姆勒-克莱斯勒制造出了比例为1:4的“Dernburg Wagen”模型,真实重现出这款超凡原型汽车的重要细节。

  ● 其他的梅赛德斯-奔驰四轮驱动轿车

  1926年,刚刚合并成立的戴姆勒-奔驰开始制造另一款高牵引力轿车:三桥G1(W103系列)。在G1的基础上,戴姆勒-奔驰于1928年和1929年分别开发出G3和G3a。尽管还缺乏真正的四轮驱动性能,但是这几款轿车均是通过两个后桥来提供驱动力,因此成为了非常理想的越野车。随后,强劲的G4(W31系列)也基本上采用了同样的设计,不过也不乏某些也向前车桥传输动力的车型。在当时,国家元首和高级军官都很欣赏这款全地形汽车。而在20世纪30年代,梅赛德斯-奔驰还制造了其他的轻量化四轮驱动汽车,并在德国军队中得到了广泛的使用。

  在1938年伦敦车展上,梅赛德斯-奔驰推出了作为“殖民车和狩猎车”的G5(1937~1941年的W152系列),这款车被视为当今民用越野车的先驱。G5在出厂时具有不同车身的版本可供用户选择,而除了四轮驱动之外,G5也可选装四轮转向系统。

  ● 非凡的多面手:乌尼莫克

  1948年,乌尼莫克在法兰克福面市。“Unimog(乌尼莫克)”是德语“Universalmotorger——t(通用机动工具)”的缩略语,这一名称反映了四轮驱动车型的广泛应用范围。在戴姆勒-奔驰于1950年接管整个乌尼莫克概念之前,位于格平根的勃林格机器制造厂一直生产乌尼莫克;从1951年开始,加格瑙工厂开始批量生产乌尼莫克。数十年来,几乎适用于各种地形的乌尼莫克在农业应用、长途跋涉、市政作业和军队等领域广受欢迎,经受住了时间的考验。

  乌尼莫克概念获得了毋庸置疑的成功,而乌尼莫克最初的许多标志性特征也一直延续至今日:四个同尺寸车轮,四轮驱动和前后差速锁,能够应对艰难地形的门式车桥,以及运输货物和工具的前后轴和小平台。乌尼莫克在出厂时提供众多的版本,能够为满足具体应用而进行定制。另外,乌尼莫克也提供以生活方式为导向的娱乐版本:Fun-Mog。

  ● 独具特色:梅赛德斯-奔驰G级

  1979年,梅赛德斯-奔驰推出了G级越野车。G级是戴姆勒-奔驰与斯泰尔-戴姆勒-普赫(位于奥地利格拉茨)共同创办的合资企业(Gel——ndefahrzeuggesellschaft)所开发的越野车。后来,戴姆勒-奔驰完全接管了合资企业的控制权,但G级的生产却依然保留在斯泰尔-戴姆勒-普赫(如今的马格纳-斯泰尔)。G级提供不同车身的四个产品系列,包括长轴距或短轴距的旅行车、敞篷车、厢式货车和皮卡。在奥地利、瑞士以及东欧国家,G级也以“普赫”品牌进行销售。

  460系列于1979年投产,直到被更加舒适的463系列(1989年上市)所替代;在此期间,更加朴实的461系列于1991年投产。同时,462系列在希腊塞萨洛尼基进行全散件组装(CKD)。在最初的概念阶段,G级是以商用车为指向来进行研发的。然而,这很快就发生了变化,G级转而为征服艰难的越野地形进行定制。作为一款具有卓越越野性能的车型,G级在横向斜坡上的方向稳定性可达54度,爬坡能力可达80度,最小离地间隙为21厘米,接近角/离去角分别为36/27度,这意味着G级能够轻松地通过最困难的越野地形。同时,精工细作的底盘也提供了安全和舒适的越野操控性。

  得益于非同凡响的越野能力,早期的G级消费者包括许多国家的警方和军方。此外,G级也提供特殊版本,例如为沙特阿拉伯王室提供的狩猎车,梅赛德斯-AMG开发的超长G级,以及为教皇保罗·约翰二世提供的“Popemobile”。

  在G级所有的产品系列中,始终有不同功率的汽油机和柴油机车型可供选择,包括高性能AMG系列。一直以来,虽然G级不断应用了最新的技术发展成果,但在越野性能方面绝不妥协,而随着时间的推移,民用车消费群体变得越来越重要。有鉴于此,如今G级也推出了舒适型版本,1989年上市的463系列就代表了这方面的一个重大飞跃。而从2001年起,经典的越野车开始畅销北美市场。此外,G级也可以满足特殊用户的安全需求,为其定制具有高等级防护性能的“防弹车”版本。事实上,作为一直采用直线轮廓结构和橄榄绿色的越野车,梅赛德斯- 奔驰G级早已在汽车市场中树立了非凡声誉。

  ● 应用于轿车的高科技:梅赛德斯-奔驰4MATIC

  到了20世纪80年代中期,为梅赛德斯-奔驰轿车装配四轮驱动的时机和条件均已成熟。1987年,全新4MATIC技术在梅赛德斯-奔驰E级(124系列)中首次亮相。全新4MATIC运用尖端技术,结合了机械部件和电子部件,进一步提高了梅赛德斯-奔驰的卓越特性。从1999年起,4ETS(四轮驱动电子牵引系统)与4MATIC一起作为差速锁应用于梅赛德斯-奔驰轿车上。

  2003年,梅赛德斯-奔驰进一步扩展了四轮驱动的应用范围,可向用户提供5个车型系列的32款4MATIC车型,而S级(W220系列)的长、短轴距版本也首次应用了4MATIC技术。2006年,W221后续车型系列S320 CDI上市,这是第一款结合柴油机和四轮驱动技术的S级车型。另外,作为2003年六缸车型四轮驱动发展计划的组成部分,C级也装配了4MATIC。

  ● 梅赛德斯-奔驰运动型多用途车:M级

  1997年,梅赛德斯-奔驰推出M级(W163系列),由此进入了一个新兴市场。M级融合了轿车的舒适性和操控安全性,以及越野车的粗犷风格和越野性能,同时还具有宽敞的空间和最佳的适应性,这使得第一款M级获得了巨大成功。

  2005年,全新M级(W164系列)秉承前身车型的优势,并应用了更加先进的技术、强劲的新款发动机、标准配备的7G-TRONIC(七速自动变速箱)、更加高效的4MATIC四轮驱动、AIRMATIC空气悬挂以及PRE-SAFE——预防性安全系统等,再次赢得了消费者的青睐。在设计方面,平坦的前窗玻璃、鲜明的前翼板以及向后逐渐升起的肩线进一步彰显出强烈的运动风格。

  ● 更加宽敞的四轮驱动车型:R级运动旅行车

  2005年3月,梅赛德斯-奔驰推出了R级大型豪华运动旅行车。R级融合了运动型轿车、旅行车、MPV和SUV等既有车型的公认优势,从而创造出一款独具特色的新车型。目前,R级所有不同发动机的版本都标准配备了4MATIC四轮驱动系统。

  ● 高性能豪华越野车:GL级

  2006年1月,GL级在2006年底特律北美国际车展上首次全球亮相。随后,在2006年2月,GL级在日内瓦首次亮相于欧洲。得益于非常坚固和宽敞的轻量化结构,新款GL级拥有着竞争对手无法比拟的行驶平顺性、动态性和安全性优势。而作为标准配备的4MATIC全时四轮驱动系统,能够在各种条件下为GL级提供最佳的动态操控性。

  ● 舒适性和行驶动态性达到更加完美的境界——梅赛德斯-奔驰旗舰系列中的四驱车型

  作为新技术先锋,梅赛德斯-奔驰延续了源于1907年“Dernburg Wagen”的传统:100年前,保罗·戴姆勒设计的“Dernburg Wagen”是最早的梅赛德斯-奔驰四轮驱动汽车之一,为带有梅赛德斯-奔驰星徽的所有四轮驱动汽车奠定了基础。而在随后的一个世纪中,梅赛德斯-奔驰始终致力于扩展四轮驱动产品系列,从而确保能够在这一迅速增长的细分市场中开创新潮流。

  目前,梅赛德斯-奔驰面向客户提供包括G级、E级以及S级等7个车型系列在内的共48款全时四轮驱动车型,以满足消费者在各种气候条件中的轻松驾驶需求。其中,作为旗舰车型的S级4MATIC轿车,其全新驱动系统完全是针对豪华轿车而开发,融合了完美的牵引力、一流的行驶平顺性和非凡的行驶动态性以及出色的燃油经济性。为确保豪华轿车用户群体能够绝对自信地应对各种路况,梅赛德斯-奔驰在顶级车型上特别应用了新款4MATIC四轮驱动系统。

  新开发的驱动系统运用了行星齿轮式桥间差速器。在各种路面上,前后轮之间的全时固定动力分配(45/55)确保了自信和完全可预知的操控性。而在车轮出现打滑情况时,整体式多盘离合器则可以确保附加牵引力和最佳方向稳定性。不难看出,在ESP——(电控车辆稳定行驶系统)、ASR(加速防滑系统)和4ETS(四轮驱动电子牵引系统)电子行驶安全系统的辅助下,S级4MATIC即使在路况条件不好的情况下也提供了动态、舒适和更加安全的交通解决方案。

  ● 梅赛德斯-奔驰开发引领潮流的四轮驱动系统

  4MATIC系统运用了紧凑、轻量和摩擦最优化的设计。与其他系统相比,4MATIC系统在重量、油耗、舒适性和被动安全方面具有明显优势。尤其是在重量方面,由于应用四轮驱动技术而增加的额外重量相当的低,仅仅为66或70公斤(视发动机类型而定)。

  目前,应用于S级的新款4MATIC系统由辛德尔芬根和斯图加特-下图克海姆的梅赛德斯技术中心的专家团队独立开发而成,而四轮驱动部件则由斯图加特-下图克海姆、埃斯林根-海德尔芬根和埃斯林根-麦廷根的部件厂共同生产。今后,梅赛德斯-奔驰也将在其他轿车中应用四轮驱动技术。

  ● 梅赛德斯-奔驰旗舰车型的4MATIC系列

  作为梅赛德斯-奔驰旗舰车型4MATIC系列中的两款V8车型,S500 4MATIC和S450 4MATIC具有卓越的性能。S500 4MATIC搭载了先进的5.5升V8发动机(每缸四气门),其功率和扭矩分别为285kW/388马力和530N·m,这为S500 4MATIC提供了一流性能。

  新款S500 4MATIC与后轮驱动S500具有同样迅速的加速性能:0~100km/h的时间仅为5.4秒。由于四轮驱动系统具有最优化的重量和摩擦特性,所以额外的油耗也相当低:后轮驱动S500的油耗为11.7~11.9升/100km,S500 4MATIC的油耗为12.1~12.3升/100km(NEDC综合油耗),仅仅0.4升的额外油耗清晰的显示了新款四轮驱动系统所具有的出色的燃油经济性。

  S450 4MATIC装配了4663ml八缸发动机(每缸四气门),功率和扭矩分别为250kW/340马力和460N·m。与后轮驱动S级车型一样,这款四轮驱动V8车型具有非凡的加速性能,0~100km/h的加速时间为5.9秒,NEDC综合油耗为11.6~11.8L/100km。所有S级4MATIC车型都装配了7G-TRONIC(七速自动变速箱)以及转向管柱DIRECT SELECT(直接手动选档)选档杆和方向盘换档按钮。V6和V8汽油机车型都装配了7G-TRONIC Sport变速箱(标准配备),在“M”手动运行模式中提供更直接和更灵敏的反应。

  ● 非凡的多样性:48款梅赛德斯-奔驰四轮驱动车型

  时至今日,梅赛德斯-奔驰拥有包括了七个车型系列共48款四轮驱动车型可供选择,如此丰富的四轮驱动车型带来了非凡的多样性:从C级和E级开始,并包括新款S级和R级大型运动旅行车。此外,梅赛德斯-奔驰还提供GL级和M级越野车的四轮驱动车型,而作为越野车之中的经典之作,1979年推出的G级则为这一产品系列增添了另一种选择。在所有车型中,C级和E级都提供装配4MATIC的轿车和旅行车版本,而新款S级和R级都提供两种车身造型。

这个产品发展计划反映了梅赛德斯-奔驰相当注重不断迅速增长的四轮驱动轿车和越野车市场。S级销量清晰地体现了这个增长趋势:在德国和欧洲市场中,四轮驱动车型的份额从2002年的6%增长到了2005年的9%。S级4MATIC前身车型(2002年上市)的全球销量在不到三年时间中就达到了将近29000辆。2005年,四轮驱动S级车型占全球S级车型系列销量的18%左右。从1979年以来,梅赛德斯-奔驰一共销售了130多万辆全时四轮驱动轿车和越野车。

【系统优势】

  四轮驱动的车辆尤其是常四轮驱动车辆具有优越的行驶性能, 其具体优点如下。

  1、提高通过性:由于四轮驱动车辆的四个车轮都传递动力,所以车辆所获得的驱动力是两轮驱动的2倍。且前后轮相互支持,这样大大提高了在湿滑冰雪路面和凹凸不平路面的通过性。

  2、提高爬坡性:同理,四轮驱动的车辆可以爬上两轮驱动车辆爬不上去的陡坡。

  3、转弯性能极佳:轮胎的附着力与传输至道路的动力大小有密切的关系,随动力的增大,轮胎的转弯力趋向减小。动力减小,转弯力升高,提高湿滑路面与变换车道时的性能。

  4、启动和加速性能极佳:四轮驱动的车辆,发动机功率平均传递至所有四个车轮,四个车轮的附着力都可以被有效利用。所以即使猛然将加速踏板踩到底,车轮也不可能空转,从而提高了车辆的启动和加速性能。

  5、直线行驶稳定性:由于每个车轮的剩余附着力升高,所以车轮抗外界扰动的能力得到增强。因此常四轮驱动显示出优越的方向稳定性。

  当然四轮驱动的车辆也并非十全十美,其缺点如下:结构复杂、重量增加、成本升高、震动和噪音略有升高、油耗增加。

可见四轮驱动的优越性远远超过了其缺点,难怪拥有一辆四轮驱动的汽车一直是喜欢越野旅行的朋友心中的梦想。

【常见故障】

4WD-4 Wheel Drive system 四轮驱动系统,4WD系统是将引擎的驱动力从2WD系统的二轮传动变为四轮传动,而 4WD系统之所以列入主动安全系统,主要是 4WD系统有比 2WD更优异的引擎驱动力应用效率,达到更好的轮胎牵引力与转向力的有效发挥。 因此就安全性来说,4WD系统对轮胎牵引力与转向力的更佳应用,造成好的行车稳定性以及循迹性,除此之外 4WD系统更有2WD所没有的越野性。4WD目前大致可分短时 (PART TIME 4WD)及全时 (FULL TIME4WD)四轮传动系统,短时四轮传动系统可依驾驶者的需求,选择二轮传动或四轮传动,这种传动系统是属于比较传统的4WD系统,从越野性的观点来看,此种传动系统当选择四轮驱动模式时前後轮系直接连结,可确保前后轮的驱动力输出。因此此种系统系属于适合越野的 4WD系统。另一种为全时 4WD系统,此种系统不需驾驶人操作,车辆总是处于四轮驱动系统,此种系统可经由前后驱动力的分配,可达到更完美的胎驱动力及转向力的最佳化配置,系属于高性能传动系统,除了配置于一般的越野吉普车外,亦常用于一些高性能的轿跑车上。

分动器

分动器是变速器后面的一个齿轮箱,作用是将变速器出来的动力分配到钱后桥,进而带动4个轮胎转动。它是四驱车上的专用部件,普通两驱车上没有。

  越野车需要经常在坏路和无路情况下行驶,尤其是军用汽车的行驶条件更为恶劣,这就要求增加汽车驱动轮的数目,因此,越野车都采用多轴驱动。例如,如果一辆前轮驱动的汽车两前轮都陷入沟中(这种情况在坏路上经常会遇到),那汽车就无法将发动机的动力通过车轮与地面的摩擦产生驱动力而继续前进。而假如这辆车的四个轮子都能产生驱动力的话,那么,还有两个没陷入沟中的车轮能正常工作,使汽车继续行驶。

    功用

  在多轴驱动的汽车上,为了将输出的动力分配给各驱动桥设有分动器。分动器一般都设有高低档,以进一步扩大在困难地区行驶时的传动比及排挡数目。

  分动器的功用就是将变速器输出的动力分配到各驱动桥,并且进一步增大扭矩。分动器也是一个齿轮传动系统,它单独固定在车架上,其输入轴与变速器的输出轴用万向传动装置连接,分动器的输出轴有若干根,分别经万向传动装置与各驱动桥相连。

  大多数分动器由于要起到降速增矩的作用而比变速箱的负荷大,所以分动器中的常啮齿轮均为斜齿轮,轴承也采用圆锥滚子轴承支承。

    原理

  分动器各轴均用两个圆锥滚子轴承支承,其轴承松紧度用相应的调整垫调整。

越野汽车在良好道路行驶时,为减小功率消耗及传动系机件和轮胎磨损,一搬要切断通前桥动力。在越野行驶时,若需低速档动力,则为了防止后桥和中桥超载,应使低速档动力由所有驱动桥分担。为此,对分动器操纵机构有如下要求:非先接上前桥不得挂上抵速档,非先退出低速档,不得摘下前桥。

同步器

手动变速箱的结构内部有一个非常重要的设备,那就是“同步器”。同步器的作用是很显而易见的,那就是换挡时候时候由于动力输出端齿轮转速要快于马上要换入这个挡位的齿轮,如果没有同步器,把一个慢速旋转的齿轮强行塞入一个高速旋转的齿轮中,肯定会发生打齿的现象。

由于变速器输入轴与输出轴以各自的速度旋转,变换档位时合存在一个"同步"问题。两个旋转速度不一样齿轮强行啮合必然会发生冲击碰撞,损坏齿轮。因此,旧式变速器的换档要采用"两脚离合"的方式,升档在空档位置停留片刻,减档要在空档位置加油门,以减少齿轮的转速差。但这个操作比较复杂,难以掌握精确。因此设计师创造出"同步器",通过同步器使将要啮合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合。

  同步器有常压式和惯性式。

  目前全部同步式变速器上采用的是惯性同步器,它主要由接合套、同步锁环等组成,它的特点是依靠摩擦作用实现同步。

  接合套、同步锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角(锁止角),同步锁环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦。锁止角与锥面在设计时已作了适当选择,锥面摩擦使得待啮合的齿套与齿圈迅速同步,同时又会产生一种锁止作用,防止齿轮在同步前进行啮合。

  当同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后,在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低(或升高)到与同步锁环转速相等,两者同步旋转,齿轮相对于同步锁环的转速为零,因而惯性力矩也同时消失,这时在作用力的推动下,接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈接合,并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程。

  (1)为什么要采用同步器

  相邻档位相互转换时,应该采取不同操作步骤的道理同样适用于移动齿轮换档的情况,只是前者的待接合齿圈与接合套的转动角速度要求一致,而后者的待接合齿轮啮合点的线速度要求一致,但所依据的速度分析原理是一样的。

  变速器的换档操作,尤其是从高档向低档的换档操作比较复杂,而且很容易产生轮齿或花键齿间的冲击。为了简化操作,并避免齿间冲击,可以在换档装置中设置同步器。

  惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同步的,在其上面设有专设机构保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触,从而避免了齿间冲击。

  (2)同步器的类型和结构

  同步器有常压式,惯性式和自行增力式等种类。

  惯性式同步器结构

  花键毂与第二轴用花键连接,并用垫片和卡环作轴向定位。在花键毂两端与齿轮和之间,各有一个青铜制成的锁环(也称同步环)和。锁环上有短花键齿圈,花键齿的断面轮廓尺寸与齿轮及花键毂上的外花键齿均相同。在两个锁环上,花键齿对着接合套的一端都有倒角(称锁止角),且与接合套齿端的倒角相同。锁环具有与齿轮和上的摩擦面锥度相同的内锥面,内锥面上制出细牙的螺旋槽,以便两锥面接触后破坏油膜,增加锥面间的摩擦。三个滑块分别嵌合在花键毂的三个轴向槽内,并可沿槽轴向滑动。在两个弹簧圈的作用下,滑块压向接合套,使滑块中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽中,起到空档定位作用。滑块的两端伸入锁环和的三个缺口中。只有当滑块位于缺口的中央时,接合套与锁环的齿方可能接合。

  在挂三档时,用拨叉拨动接合套并带动滑块一起向左移动。当滑块左端面与锁环的缺口的端面接触时,便推动锁环压向齿轮,使锁环的内锥面压向齿轮的外锥面。由于两锥面具有转速差(n1>n9),所以一接触便产生摩擦作用。齿轮即通过摩擦作用带动锁环相对于接合套超前转过一个角度,直到锁环的缺口与滑块的另一侧面,接触时,锁环便与接合套同步转动。此时,接合套的齿与锁环的齿错开了约半个齿厚,从而使接合套的齿端倒角面与锁环相应的齿端倒角面正好互相抵触而不能进入啮合。当变速器由二档换入三档(直接档)时,接合套从二档退到空档,齿轮和接合套连同锁环都在其本身及其所联系的一系列运动件的惯性作用下,继续沿原方向旋转。驾驶员的换档操纵力通过接合套作用于锁环的锁止角斜面上,在此斜面上产生的法向压力为N。法向压力N可分解为轴向力F1和切向力F2。切向力F2所形成的力矩M2有使锁环相对于接合套向后(用箭头指示M2)转动的趋势,称为拨环力矩。轴向力 Fl则使齿轮 通过摩擦锥面对锁环作用一与转动方向同向摩擦力矩M1(用箭头指示M1)。这一摩擦力矩M1阻止锁环相对接合套向后退转。如果拨环力矩M2大于摩擦力矩M1,则锁环即可相对于接合套向后退转一个角度,以便二者进入接合;若M2<M1(此时还有滑块对锁环缺口一侧的阻挡作用),则二者相对位置不变,不可能进入接合。在设计同步器时,适当地选择锁止角和摩擦锥面的锥角,便能保证在达到同步(n1=n9)之前,齿轮施加在锁环上的摩擦力矩M1总是大于切向力F2形成的拨环力矩M2,不论驾驶员通过操纵机构加在接合套上的轴向推力有多大,接合套齿端与锁环齿端总是互相抵触而不能接合。

锁环对接合套的锁止作用是由于上述摩擦力矩M1造成的。因为此摩擦力矩的作用与锁环(及与之连接的接合套、花键毂、变速器输出轴及整个汽车等)和齿轮(及与之连接的离合器从动部分和变速器内部分齿轮)两部分的转动惯性有关,故称此种同步器为"惯性式"同步器。

万向传动器

  万向传动装置一般由万向节、传动轴和中间支承组成。其功用是在轴线相交且相对位置经常变化的两转轴之间可靠地传递动力。

  在现代汽车的总体布置中,发动机、离合器和变速箱连成一体固装在车架上,而驱动桥则通过弹性悬架与车架连接。由此可见,变速器输出轴轴线与驱动桥的输入轴轴线不在同一平面上。当汽车行驶时,车轮的跳动会造成驱动桥与变速器的相对位置(距离、夹角)不断变化,故变速器的输出轴与驱动桥的输入轴不可能刚性连接,必须安装有万向传动装置。此外,由于越野汽车的前轮既是转向轮又是驱动轮。作为转向轮,要求在转向时可以在规定范围内偏转一定角度;作为驱动轮,则要求半轴在车轮偏转过程中不间断地把动力从主减速器传到车轮。因此,半轴不能制成整体而必须分段,中间用等角速万向节相连。

万向节按其刚度的大小可分为刚性万向节和挠性万向节,前者的动力是靠零件的铰链式联接传递的;而后者的动力则是靠弹性零件传递的,如橡胶盘、橡胶块等,由于弹性元件的变形量有限,因而挠性万向节一般用于两轴间夹角不大以及有微量轴向位移的轴间传动。刚性万向节分为不等速万向节(如常见的十字轴式)、准等速万向节(双联式、三销轴式)和等速万向节(球叉式、球笼式等)。

主减速器

  主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。对发动机纵置的汽车来说,主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。

  汽车正常行驶时,发动机的转速通常在2000至3000r/min左右,如果将这么高的转速只靠变速箱来降低下来,那么变速箱内齿轮副的传动比则需很大,而齿轮副的传动比越大,两齿轮的半径比也越大,换句话说,也就是变速箱的尺寸会越大。另外,转速下降,而扭矩必然增加,也就加大了变速箱与变速箱后一级传动机构的传动负荷。所以,在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器,可使主减速器前面的传动部件如变速箱、分动器、万向传动装置等传递的扭矩减小,也可以使变速箱的尺寸、质量减小,操纵省力。

  现代汽车的主减速器,广泛采用螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。双曲面齿轮工作时,齿面间的压力和滑动较大,齿面油膜易被破坏,必须采用双曲面齿轮油润滑,绝不允许用普通齿轮油代替,否则将使齿面迅速擦伤和磨损,大大降低使用寿命。

主减速器的种类繁多:有单级式和双级式;有单速式和双速式;还有贯通式和轮边式等。

差速器

  汽车发动机的动力经离合器、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和差速器。减速器的作用就是减速增矩,这个功能完全靠齿轮与齿轮之间的啮合完成,比较容易理解。而差速器就比较难理解,什么叫差速器,为什么要“差速”?

  汽车差速器是驱动轿的主件。它的作用就是在向两边半轴传递动力的同时,允许两边半轴以不同的转速旋转,满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶,减少轮胎与地面的摩擦。

    功能

  汽车在拐弯时车轮的轨线是圆弧,如果汽车向左转弯,圆弧的中心点在左侧,在相同的时间里,右侧轮子走的弧线比左侧轮子长,为了平衡这个差异,就要左边轮子慢一点,右边轮子快一点,用不同的转速来弥补距离的差异。

  如果后轮轴做成一个整体,就无法做到两侧轮子的转速差异,也就是做不到自动调整。为了解决这个问题,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玩意。

    构成

  普通差速器由行星齿轮、行星轮架(差速器壳)、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器,直接驱动行星轮架,再由行星轮带动左、右两条半轴,分别驱动左、右车轮。差速器的设计要求满足:(左半轴转速)+(右半轴转速)=2(行星轮架转速)。当汽车直行时,左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处于平衡状态,而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏,导致内侧轮转速减小,外侧轮转速增加。

    原理

  差速器的这种调整是自动的,这里涉及到“最小能耗原理”,也就是地球上所有物体都倾向于耗能最小的状态。例如把一粒豆子放进一个碗内,豆子会自动停留在碗底而绝不会停留在碗壁,因为碗底是能量最低的位置(位能),它自动选择静止(动能最小)而不会不断运动。同样的道理,车轮在转弯时也会自动趋向能耗最低的状态,自动地按照转弯半径调整左右轮的转速。

  当转弯时,由于外侧轮有滑拖的现象,内侧轮有滑转的现象,两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力,由于“最小能耗原理”,必然导致两边车轮的转速不同,从而破坏了三者的平衡关系,并通过半轴反映到半轴齿轮上,迫使行星齿轮产生自转,使外侧半轴转速加快,内侧半轴转速减慢,从而实现两边车轮转速的差异。

  驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接,则两轮只能以相同的角度旋转。这样,当汽车转向行驶时,由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大,将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖,而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。即使是汽车直线行驶,也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等(轮胎制造误差、磨损不同、受载不均或气压不等)而引起车轮的滑动。

  车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗,还会使汽车转向困难、制动性能变差。为使车轮尽可能不发生滑动,在结构上必须保证各车轮能以不同的角度转动。

  轴间差速器:通常从动车轮用轴承支承在主轴上,使之能以任何角度旋转,而驱动车轮分别与两根半轴刚性连接,在两根半轴之间装有差速器。这种差速器又称为轴间差速器。

  多轴驱动的越野汽车,为使各驱动桥能以不同角速度旋转,以消除各桥上驱动轮的滑动,有的在两驱动桥之间装有轴间差速器。

    分类

  现代汽车上的差速器通常按其工作特性分为齿轮式差速器和防滑差速器两大类。

  1、齿轮式差速器:当左右驱动轮存在转速差时,差速器分配给慢转驱动轮的转矩大于快转驱动轮的转矩。这种差速器转矩均分特性能满足汽车在良好路面上正常行驶。但当汽车在坏路上行驶时,却严重影响通过能力。例如当汽车的一个驱动轮陷入泥泞路面时,虽然另一驱动轮在良好路面上,汽车却往往不能前进(俗称打滑)。此时在泥泞路面上的驱动轮原地滑转,在良好路面上的车轮却静止不动。这是因为在泥泞路面上的车轮与路面之间的附着力较小,路面只能通过此轮对半轴作用较小的反作用力矩,因此差速器分配给此轮的转矩也较小,尽管另一驱动轮与良好路面间的附着力较大,但因平均分配转矩的特点,使这一驱动轮也只能分到与滑转驱动轮等量的转矩,以致驱动力不足以克服行驶阻力,汽车不能前进,而动力则消耗在滑转驱动轮上。此时加大油门不仅不能使汽车前进,反而浪费燃油,加速机件磨损,尤其使轮胎磨损加剧。有效的解决办法是:挖掉滑转驱动轮下的稀泥或在此轮下垫干土、碎石、树枝、干草等。

2、防滑差速器:为提高汽车在坏路上的通过能力,某些越野汽车及高级轿车上装置防滑差速器。防滑差速器的特点是,当一侧驱动轮在坏路上滑转时,能使大部分甚至全部转矩传给在良好路面上的驱动轮,以充分利用这一驱动轮的附着力来产生足够的驱动力,使汽车顺利起步或继续行驶。

Torsen LSD差速器系统

  说起AWD轿车驱动系统人们不能不想到奥迪Quattro,正是奥迪的大胆创新并义无反顾才使得越来越多的人们享受到AWD带来的驾驶乐趣,而奥迪Quattro AWD的核心正是Torsen LSD差速器系统,谁能想到电子部件横行的今天它还保持着机械的清纯。

  每辆汽车都要配备有差速器,我们知道普通差速器的作用:第一,它是一组减速齿轮,使从变速箱输出的高转速转化为正常车速;第二,可以使左右驱动轮速度不同,也就是在弯道时对里外车轮输出不同的转速以保持平衡。它的缺陷是在经过湿滑路面时就会因打滑失去牵引力。而如果给差速器增加限滑功能就能满足轿车在恶劣路面具有良好操控性的需求了,这就是限滑差速器(Limited Slip Differential,简称LSD)。全轮驱动轿车AWD系统的基本构成是具有3个差速器,它们分别控制着前轮、后轮、前后驱动轴扭矩分配。这3个差速器不只是人们常见的简单差速器,它们是LSD差速器,带有自锁功能以保证在湿滑路面轮胎发生打滑时驱动轮始终保持有充足的扭矩输出从而在恶劣路况获得良好的操控。世界上的LSD差速器有好几种形式,今天我们就来看看Torsen自锁差速器系统。

  Torsen这个名字的由来取自Torque-sensing Traction——感觉扭矩牵引,连品牌名称都是从牵引力控制中得来的,够专业吧!

  - Torsen的核心是蜗轮、蜗杆齿轮啮合系统

  从Torsen差速器的结构视图中我们可以看到双蜗轮、蜗杆结构,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,正是这一特性限制了滑动。

  在弯道行驶没有车轮打滑时,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。

  当右侧车轮打滑时,蜗轮蜗杆组件发挥作用,如是传统差速器将不会传输动力到左轮。对于Torsen LSD差速器,此时快速旋转的右侧半轴将驱动右侧蜗杆,并通过同步啮合齿轮驱动左侧蜗杆,此时蜗轮蜗杆特性发挥作用。当蜗杆驱动蜗轮时,它们就会锁止,左侧蜗杆和右侧蜗杆实现互锁,保证了非打滑车轮具有足够的牵引力。

  - Torsen差速器的特点

  Torsen差速器是恒时4驱,牵引力被分配到了每个车轮,于是就有了良好的弯道、直线(干/湿)驾驶性能。Torsen自锁中心差速器确保了前后轮均一的动力分配。任何速度的不同,如前轮遇到冰面时,系统会快速做出反应,75%的扭矩会转向转速慢的车轮,在这里也就是后轮。

  Torsen差速器实现了恒时、连续扭矩控制管理,它持续工作,没有时间上的延迟,但不介入总扭矩输出的调整,也就不存在着扭矩的损失,与牵引力控制和车身稳定控制系统相比具有更大的优越性。因为没有传统的自锁差速器所配备的多片式离合器,也就不存在着磨损,并实现了免维护。纯机械LSD具有良好的可靠性。

  Torsen差速器可以与任何变速器、分动器实现匹配,与车辆其它安全控制系统ABS、TCS(Traction Control Systems,牵引力控制)、SCS(Stability Control Systems,车身稳定控制)相容。Torsen差速器是纯机械结构,在车轮刚一打滑的瞬间就会发生作用,它具有线性锁止特性,是真正的恒时四驱,在平时正常行驶时扭矩前后分配是50∶50。缺点是它的价格很贵。

  - 今天Torsen差速器已经生产到了第3代

  Torsen新一代也就是第3代T-3差速器是理想的中间差速器。T-3仍然在行星齿轮外圈使用了蜗轮式齿轮,但它的结构更加紧凑,外观尺寸也更小,正常情况下的扭矩分配是50∶50, T-3前后的扭矩分配从65∶35到35∶65线性分配。 T-3双差速器系统可以直接提供前左、前右、后轮3向扭矩输出,非常适合于以前驱为基础的AWD车型。

  作为最主要的四驱轿车生产商,奥迪一直在坚持使用Torsen差速器。现在使用Torsen差速器用于AWD车型的公司越来越多,有福特、通用、奥迪、丰田和大众等公司。在今天这个电子的时代,纯机械系统以它的牢固可靠性而保持着独有的位置。卫 东/文

  差速器的检修

  1.差速器壳不能有任何性质的裂纹,壳体与行星齿轮垫片,差速器半轴齿轮之间的接触,应光滑无沟槽;若有轻微沟槽或磨损,可修磨后继续使用,否则应予更换或予以修理.

2.差速器壳上行星齿轮轴孔与行星齿轮轮轴的配合间隙不得大于0.1-0.15mm,半轴齿轮轴颈与壳孔的配合为间隙配合,应无明显松旷感觉,否则应予更换或修理.

半轴

  半轴也叫驱动轴。

  半轴是差速器与驱动轮之间传递扭矩的实心轴,其内端一般通过花键与半轴齿轮连接,外端与轮毂连接。

  现代汽车常用的半轴,根据其支承型式不同,有全浮式和半浮式两种。

  全浮式半轴只传递转矩,不承受任何反力和弯矩,因而广泛应用于各类汽车上。全浮式半轴易于拆装,只需拧下半轴突缘上的螺栓即可抽出半轴,而车轮与桥壳照样能支持汽车,从而给汽车维护带来方便。

半浮式半轴既传递扭矩又承受全部反力和弯矩。它的支承结构简单、成本低,因而被广泛用于反力弯矩较小的各类轿车上。但这种半轴支承拆取麻烦,且汽车行驶中若半轴折断则易造成车轮飞脱的危险。

驱动桥

驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。

  它的作用是将万向传动装置传来的动力折过90°角,改变力的传递方向,并由主减速器降低转速,增大转矩后,经差速器分配给左右半轴和驱动轮。

    功能

  驱动桥处于动力传动系的末端,其基本功能是:①将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速胎、差速器、半轴等传到驱动车轮,实现降速增大转矩;②通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向;③通过差速器实现两侧车轮差速作用,保证内、外侧车轮以不同转速转向。

    驱动桥的设计

  驱动桥设计应当满足如下基本要求:

  1.选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。

  2.外形尺寸要小,保证有必要的离地间隙。主要是指牙包尺寸尽量小。

  3.齿轮及其他传动件工作平稳,噪声小。

  4.在各种转速和载荷下具有高的传动效率。

  5.在保证足够的强度、刚度条件下,应力求质量小,尤其是簧下质量应尽量小,以改善汽车平顺性。

  6.与悬架导向机构运动协调,对于转向驱动桥,还应与转向机构运动相协调。

  7.结构简单,加工工艺性好,制造容易,拆装、调整方便。

    驱动桥的分类

  驱动桥分非断开式与断开式两大类。

  1.非断开式驱动桥

  非断开式驱动桥也称为整体式驱动桥,其半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地相连一个整体梁,因而两侧的半轴和驱动轮相关地摆动,通过弹性元件与车架相连。它由驱动桥壳1,主减速器,差速器和半轴组成。

  2.断开式驱动桥

  驱动桥采用独立悬架,即主减速器壳固定在车架上,两侧的半轴和驱动轮能在横向平面相对于车体有相对运动的则称为断开式驱动桥。

  为了与独立悬架相配合,将主减速器壳固定在车架(或车身)上,驱动桥壳分段并通过铰链连接,或除主减速器壳外不再有驱动桥壳的其它部分。为了适应驱动轮独立上下跳动的需要,差速器与车轮之间的半轴各段之间用万向节连接。

    驱动桥的组正

  驱动桥主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。

  1.主减速器

  主减速器一般用来改变传动方向,降低转速,增大扭矩,保证汽车有足够的驱动力和适当的速度。主减速器类型较多,有单级、双级、双速、轮边减速器等。

  1)单级主减速器

  由一对减速齿轮实现减速的装置,称为单级减速器。其结构简单,重量轻,东风BQl090型等轻、中型载重汽车上应用广泛。

  2)双级主减速器

  对一些载重较大的载重汽车,要求较大的减速比,用单级主减速器传动,则从动齿轮的直径就必须增大,会影响驱动桥的离地间隙,所以采用两次减速。通常称为双级减速器。双级减速器有两组减速齿轮,实现两次减速增扭。

  为提高锥形齿轮副的啮合平稳性和强度,第一级减速齿轮副是螺旋锥齿轮。二级齿轮副是斜齿圆柱齿轮。

  主动圆锥齿轮旋转,带动从动圆锥齿轮旋转,从而完成一级减速。第二级减速的主动圆柱齿轮与从动圆锥齿轮同轴而一起旋转,并带动从动圆柱齿轮旋转,进行第二级减速。因从动圆柱齿轮安装于差速器外壳上,所以,当从动圆柱齿轮转动时,通过差速器和半轴即驱动车轮转动。

  2.差速器

  差速器用以连接左右半轴,可使两侧车轮以不同角速度旋转同时传递扭矩。保证车轮的正常滚动。有的多桥驱动的汽车,在分动器内或在贯通式传动的轴间也装有差速器,称为桥间差速器。其作用是在汽车转弯或在不平坦的路面上行驶时,使前后驱动车轮之间产生差速作用。

  目前国产轿车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴(十字轴或一根直销轴)和差速器壳等组成。

  目前大多数汽车采用行星齿轮式差速器,普通锥齿轮差速器由两个或四个圆锥行星齿轮、行星齿轮轴、两个圆锥半轴齿轮和左右差速器壳等组成。

  3.半轴

  半轴是将差速器传来的扭矩再传给车轮,驱动车轮旋转,推动汽车行驶的实心轴。由于轮毂的安装结构不同,而半轴的受力情况也不同。所以,半轴分为全浮式、半浮式、3/4浮式三种型式。

  1)全浮式半轴

  一般大、中型汽车均采用全浮式结构。 半轴的内端用花键与差速器的半轴齿轮相连接,半轴的外端锻出凸缘,用螺栓和轮毂连接。轮毂通过两个相距较远的圆锥滚子轴承文承在半轴套管上。半轴套管与后桥壳压配成一体,组成驱动桥壳。用这样的支承形式,半轴与桥壳没有直接联系,使半轴只承受驱动扭矩而不承受任何弯矩,这种半轴称为“全浮式”半轴。所谓“浮”意即半轴不受弯曲载荷。

  全浮式半轴,外端为凸缘盘与轴制成一体。但也有一些载重汽车把凸缘制成单独零件,并借花键套合在半轴外端。因而,半轴的两端都是花键,可以换头使用。

  2)半浮式半轴

  半浮式半轴的内端与全浮式的一样,不承受弯扭。其外端通过一个轴承直接支承在半轴外壳的内侧。这种支承方式将使半轴外端承受弯矩。因此,这种半袖除传递扭矩外,还局部地承受弯矩,故称为半浮式半轴。这种结构型式主要用于小客车。

  图示为红旗牌CA7560型高级轿车的驱动桥。其半轴内端不受弯矩,而外端却要承受全部弯矩,所以称为半浮式支承。

  3)3/4浮式半轴

  3/4浮式半轴是受弯短的程度介于半浮式和全浮式之间。此式半轴目前应用不多,只在个别小卧车上应用,如华沙M20型汽车。

  4.桥壳

  1) 整体式桥壳

  整体式桥壳因强度和刚度性能好,便于主减速器的安装、调整和维修,而得到广泛应用。整体式桥壳因制造方法不同,可分为整体铸造式、中段铸造压入钢管式和钢板冲压焊接式等。

  2) 分段式驱动桥壳

分段式桥壳一般分为两段,由螺栓1将两段连成一体。分段式桥壳比较易于铸造和加工。

 

二、行驶系

 

   行驶系由汽车的车架、车桥、车轮(注意)和悬架等组成。

构成

  汽车的车架、车桥、车轮和悬架等组成了行驶系。

功用

  行驶系将汽车构成一个整体,承受汽车的总重量和地面的反力;

  接受传动系的动力,通过驱动轮与路面的作用产生牵引力,使汽车正常行驶;(即,将传动系伟来的转矩转化为汽车行驶的驱动力。)

  承受并传递路面对车轮的各种反力及力矩,缓和不平路面对车身造成的冲击,衰减汽车行驶中的振动,保持行驶的平顺性;

与转向系配合,正确控制汽车的行驶方向,减振缓冲,保证汽车操纵稳定性。

 车架

也称大梁。汽车的基体,一般由两根纵梁和几根横梁组成,经由悬挂装置﹑前桥﹑后桥支承在车轮上。具有足够的强度和刚度以承受汽车的载荷和从车轮传来的冲击。

早期的车架设计

  “车架”这个名称原本是从法文的“Chassis”衍生而来的,早期汽车所使用的车架,大多都是由笼状的钢骨梁柱所构成的,也就是在两支平行的主梁上,以类似阶梯的方式加上许多左右相连的副梁制造而成。车体建构在车架之上,至于车门、沙板、引擎盖、行李厢盖等钣件,则是另外再包覆于车体之外,因此车体与车架其实是属于两个独立的构造。这种设计的最大好处,在于轻量化与刚性得以同时兼顾,因此受到了不少跑车制造商的青睐,早期的法拉利与兰博基尼都是采用的这种设计。

由于钢骨设计的车架必须通过许多接点来连结主梁和副梁,加之笼状构造也无法腾出较大的空间,因此除了制造上比较复杂、不利于大量生产之外,也不适合用在强调空间的四门房车上。随后单体结构的车架在车坛上成为主流,笼状的钢骨车架也逐渐改由这种将车体与车架合二为一的单体车架所取代,这种单体车架一般以“底盘”称之,也就是衍生自英文的“Platform”。

车架设计

  要评价车架设计和结构的好坏,首先应该清楚了解的是车辆在行驶时车架所要承受的各种不同的力。如果车架在某方面的韧性(stiffness)不佳,就算有再好的悬挂系统,也无法达到良好的操控表现。而车架在实际环境下要面对4种压力。

  1.负载弯曲(Verticalbending)

  从字面上就可以十分容易的理解这个压力,部分汽车的非悬挂重量(unsprungmass),是由车架承受的,通过轮轴传到地面。而这个压力,主要会集中在轴距的中心点。因此车架底部的纵梁和横梁(member),一般都要求较强的刚度。

  2.非水平扭动(longitudinaltorsion)

  当前后对角车轮遇到道路上的不平而滚动,车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲压力(longltudinaltorsion),情况就好像要你将一块塑料片扭曲成螺旋形一样。

  3.横向弯曲(lateralbending)

  所谓横向弯曲,就是汽车在入弯时重量的惯性(即离心力)会使车身产生向弯外甩的倾向,而轮胎的抓着力会和路面形成反作用力,两股相对的压力将车架横向扭曲。

  4.水平菱形扭动(horizontallozenging)

  因为车辆在行驶时,每个车轮因为路面和行驶情况的不同,(路面的铺设情况、凹凸起伏、障碍物及进出弯角等等)每个车轮会承受不同的阻力和牵引力,这可以使车架在水平方向上产生推拉以至变形,这种情况就好像将一个长方形拉扯成一个菱形一样。

实车架的好坏并非物理指标就可以涵盖,所以即使有超强的新车架出现,最传统的车架形式依然存在,正因为此,以下的内容才有了发布的意义。

关于车架刚性

  很多人都知道刚性的良好与否会直接影响到一部车的操控,但是所谓的车架刚性究竟指的是什么?而刚性不足又会带来哪些后果呢?简单的说,车架所要求的刚性其实就建构在车架的抗变形能力上,也就是指车架对于受外力影响而弯曲或扭转的抗力。一旦车架刚性不足,操控性便会受到影响。试想前轮因车架变形而导致转向时出现时间差,或是轮胎与路面的接地性不良而影响到循迹性与抓地力等,肯定都会使操纵性无法发挥出原有的水准。

影响车架刚性的外力,通常是来自于路面摩擦力以及加减速或过弯时产生的G值。早期的汽车由于引擎及底盘设计不像现在发达,轮胎的抓地力也不如今日优异,因此车架刚性的重要性并不容易被关注。但是近年来市售车所搭载的引擎已有不错的动力,许多车都拥有200km/h以上的极速,而且除了轮胎进化成抓地力更好的辐射层构造,低扁平比薄胎与大直径化的设定也成为了市场的主流,因此在动力有所提升、轮胎与悬挂所承受的负荷增大并且转移至车架的情况下,车架本身承受的负荷肯定也会大幅提高,而车架刚性的良好与否也就显得更为重要。

车架在实际环境下要面对的4种压力

  1)负载弯曲(Vertical bending)

  从字面上就可以十分容易的理解这个压力,部分汽车的非悬挂重量(unsprung mass),是由车架承受的,通过轮轴传到地面。而这个压力,主要会集中在轴距的中心点。因此车架底部的纵梁和横梁(member),一般都要求较强的刚度。

  2)非水平扭动(longitudinal torsion)

  当前后对角车轮遇到道路上的不平而滚动,车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲压力(longltudinal torsion),情况就好像要你将一块塑料片扭曲成螺旋形一样。

  3)横向弯曲(lateral bending)

  所谓横向弯曲,就是汽车在入弯时重量的惯性(即离心力)会使车身产生向弯外甩的倾向,而轮胎的抓着力会和路面形成反作用力,两股相对的压力将车架横向扭曲。

  4)水平菱形扭动(horizontal lozenging)

因为车辆在行驶时,每个车轮因为路面和行驶情况的不同,(路面的铺设情况、凹凸起伏、障碍物及进出弯角等等)每个车轮会承受不同的阻力和牵引力,这可以使车架在水平方向上产生推拉以至变形,这种情况就好像将一个长方形拉扯成一个菱形一样。

车架分类   

  LadderChassis(梯形车架)

  梯形车架还有一个更为人熟知的名称—阵式车架,是最早出现的车架形式。顾名思义,梯形车架的样子就好像一条平躺着的梯子由两条纵向的主粱(longitudinalsidemember),结合许多大小(粗细)不同的副横梁(crossmember)所构成的,有些情况还会加上斜梁(crossbraces)作巩固。直到上世纪60年代,它仍然被大部分汽车所采用。随着不同形式的车架设计的诞生,梯形车架应用到一般小轿车上的情况越来越少见,(简直是罕见!)除了专门的越野车,如Jimmy、Landcrusier或者Trooper等,现在只有商用车才使用梯形车架。

  越野车使用梯形车架主要是看中它车身和底盘分离的设计,车架和车壳作非固定连接,在越野行走的时候,崎岖的大幅路面上下落差环境,会导致车架的大幅扭动,如果是一体式车架的话,很有可能随时扭到连车厂都不认得这是自己造的车!梯形车架的非水平扭曲刚性其实并不理想,一样会产生大幅的扭动,分离式车身正好阻止了车壳的扭动。另外这种车架的前向抗曲能力(即对抗前方正面撞击力的能力)非常的强!所以这款车架仍被越野车普遍的使用。

  至于商用车由于梯形车架的负载抗曲能力高,而车架先天造就平台造型,无论对营造车厢空间还是栽货空间都有极其正面的作用。

  梯形车架的优点也造就了它的缺点,平面结构令它的非水平扭曲刚性相对于一体式车架来的低,而车架的设计不善于造就重心水平低的汽车(技术上完全可行,但是没有必要)对于以操控性作为出发点的汽车这种特性当然与他们的宗旨背道而驰。

  Monocoque(一体式金属车架)

  顾名思义,使用一体式车架的汽车,整个车身的外壳本事就属于车架的一部分。所以它不同于传统的梯形车架或者管式车架,需要在车架外包裹外壳。

  事实上,按严格的定义来说,一体式车架都是由不同的组件装嵌而成的,其中最大的一块就是地台,其余的如车顶、侧板大小各异,所有的板件都是由高压压模机压制出来的,利用机械臂做电焊处理,有的甚至使用激光焊接技术。整个制作过程短至数分钟便可宣告完成。

  由此可见,一体式车架之所以那么流行,主要原因是为了适应高度机械化的流水生产作业大量生产,这样做可以大大的降低生产成本。而且一体式车架先天拥有良好的撞击保护能力,车头以及车尾加装副车架一方面有利于吸收撞击所造成的冲击力,另一方面对车架行驶的刚性也有所帮助。其次,一体式车架能够预留用以吸收撞击能量的褶皱区外,车架本身的包裹式构造还可以将褶皱区域吸收不完的能力经过车柱分散到车体的其余部分,避免猛烈撞击力在瞬间过于集中而对乘客造成严重的创伤!相对于其他的车架构造,一体式车架没有高而阔的门榄、防滑动支撑架和大型的传动轴管道等,空间的利用率极高。

  凡事总有正反两面,一体式车架生产前的配套投资极其庞大,绝对不适合小批量生产。比如市场层面较窄的跑车市场,现在只有PORSCHE使用一体式车架。

  另外一个明显的缺陷就是一体式车架因为使用大量的金属,重量偏高。外壳的作用主要是用来营造理想的空间效果,而车架的设计主要由金属钢片构成,虽然钢片已经作了开坑的加强韧度处理,但是在物理结构上的刚度,特别是非水平扭动(longitudinaltorsion),始终不及钢管式车架。如果以重量和刚性比来作比较的话,使用同等金属重量所制作出来的一体式车架是所有车架中刚性表现最不济的。

  顺便可以提一下的就是车架的后天改装问题。坊间流行为汽车加Bar也不是一天两天了,但是无论是顶塔或者底塔,增加的只是车体上部分空间结构的刚性,但是车体其他部分的抗扭度依然没有丝毫的提高,也就是说,原来过弯时,整个车架的扭动现在被车架中间部分的扭动代替了。所以TowerBar及其量只能提高驾驶的感受,至于真正的车架刚性的表现则很难说。但是有一种情况是例外的,那就是原厂在设计时已经考量了车架的longitudinaltorsion,加装towerbar已经是设计的一部分。

   ULSABMonocoque(超轻量一体式车架)

  既然ULSABMonocoque可以单独被罗列出来,自然有其独到之处。不过首先还是要交代一下它的出生。

  传统的一体式车架其优点是对于大量生产成本相对较低,拥有较强的空间效能同时撞击保护能力较强。缺点是车身沉重,初期投入很高,无法做少量生产。在上世纪八、九十年代开始,国际汽车的安全规格开始迅猛的发展,各大车厂除了发展不同形式的主/被动安全设备以外,也开始着手于设计撞击刚性更高的车架。虽然当时超级计算机已经可以辅助设计出理想的车身结构,但是也无可避免的使更多的钢材被应用到车身上,使得车架重量进一步增加。制造商为了兼顾汽车的性能和环保表现,则着手研究别类的车架金属的应用,希望借此克服传统一体式车架重量偏高的缺点。最为人所知的HONDANSX和AUDIA8就是在那样的大环境下开始使用全铝合金一体式车架的。而更多的车厂在使用部分的铝合金零件(如汽缸体、副车架、车身结构板块、和悬挂摇臂等)来取代传统的钢制零件。这对于许多钢铁制造商来说无疑是沉重的打击,如果汽车工业越来越趋向于使用铝金属的话,他们的生意以及赢利必然会受到重大的影响。为了避免更多的车厂选用铝而放弃钢铁,一间美国钢铁制造商,委托了PORSCHEENGINEERINGSERVICES研发了新型的钢制轻量车架技术,成为了今天的超轻量一体式车架(UltraLightSteelAutoBody)。这也是为什么PORSCHE会选用一体式车架的原因之一。

  在结构上,它与传统的一体式车架无异。轻量化的主要原因是车的板块由Hydroform形式压制,简单的讲就是以高水压压制。传统车架用高重量压模机压制的车架模块,效果就好像用纸盖着硬币,然后用铅笔素出图案的效果。车架和车壳的板块因为压模机的压制细腻度有所规限,整体厚度和设计的厚度有一定的出入,尤其在弯角和边缘的位置,在压制后肯定是最薄弱的地方。为了弥补这个缺陷,整个车架在压制时会刻意做的厚一点,就是说用厚一点的钢板去迁就这些最薄弱的位置都符合最低的厚度要求,从而达到刚度要求。

  Hydroform利用极高的水压,将钢材压迫成所需的车架形状。因为水的压力是平均的,不同的地方所受的压力同样是相同。这样就解决了车架冲压受力不均的问题,车架便可以造得更薄了。

  ULSAB在98年公布了一份申明,PorscheEngineeringServices声称它比传统的一体式车架轻36%,而刚性则提高了50%。现在BMW3系和OPELASTRA的部分车架都使用这个技术。

  Carbon-fibermonocoque(一体式碳纤维车架)

  想解释清楚这种车架,就必须首先解释一下碳纤维的构造和特性。

  关于碳纤维这个词,大多是从赛车报道中首先遇到的。现在的F1赛车身上90%为合成物料,而这些合成物料中90%就是碳纤维!不过非常有趣的是,虽然F1赛车上的这些碳纤维部件超级的昂贵,不过其实它和我们身上所穿的化纤衬衫(Rayonshirt)有着相同的渊源。

  现在这个世界上有两种物质可以制造碳纤维,其中一种就是人造丝(Rayon)。Rayon是一种丝质的人造纤维,由纤维素(cellulose)所构成,而cellulose是构成植物主要组成部分的有机化合物。另外一种能制造碳纤维的物质是丙烯酸纤维(Acrylicfiber),学名应该是Polyacronitrile(PAN)。

  制作碳纤维的方式会因生产商的不同而稍有不同。以McLarenF1赛车为例,车上的碳纤维板件的制作过程大致是先将人造丝或者丙烯纤维放在热框架上加热到摄氏250度,然后再以摄氏2600度在铁炉内加热,使之炭化为碳(Carbon)以及石墨(graphite)。炭化后的纤维会以每三千条微丝卷成一条0.1mm粗的细丝,并以之编织成网状图案,成为碳纤维布(碳纤维板的高强度就得意于这种单纤维整齐排列、紧密成束的内部构造)但是如果碳纤维布不再进行进一步加工,在室温环境下只有约三天的寿命,故此这种碳纤维布一般存放在零下18度的冷柜里,这样寿命可以延长到18个月。

  碳纤维布之所以不马上加工成为碳纤维板,是因为车身的不同部件对碳纤维板的性质要求略有不同,有些碳纤维板用于车身结构上直接受力,而有些则用在阻流器上,有些则要经过特别的耐高温处理。(其实碳纤维板已经比普通的钢材耐高温,而且在一定的温度范围了,随着温度的上升,它的强度会逐渐的增大。一般钢在摄氏635度就会软化,当温度进一步上升到摄氏1400度,钢材就会开始融化,而碳纤维材料却在摄氏20~2000度之间都保持持续的强度上升。)一般加工碳纤维板,都要将板件在模具中成型时加入合成树脂(resin)。而不同的板件性质就是由与加入不同的合成树脂所造成的。

  加工碳纤维板的工作方法虽然有多种,但是基本工序都一样,都是将碳纤维布放置在加工模型的铝制模具中,将适合的合成树脂涂满碳纤维布,然后放到熔炉中以不同的温度、时间和压力溶制,令碳纤维融合,成为坚韧的碳纤维板件。

  世界上有大小不同的碳纤维制造商,而专为汽车制造的碳纤维普遍只有几种,当中以高韧度和重量比例见长的一种叫作Kelvar。Kelvar由著名的杜邦化工开发的,用途主要是汽车、赛车乃至飞行员的头盔。

  总的来说,碳纤维和传统钢材比较,其性能具有压倒性的优势,密度要比钢材低4倍左右,而强度和硬度都是钢材的两倍。但是其实碳纤维也非完美的材料,虽然它很坚韧,但是却有受力向度的问题,也即是说,整体中的某些部位不太能受力。

  碳纤维应用于汽车是80年代初的事,当时的FIA允许GroupB赛车使用任何汽车技术于赛车之上,唯一的限制是有关的赛车必须生产200辆民用版本公开发售,以次作为推动汽车发展的动力,同时也限制了过于离奇的技术所造成的不公平竞争。于是在那时,陆续出现了许多使用碳纤维部件的跑车,例如Ferrari288GTOPORSCHE959,不过当时碳纤维的使用仅仅用于车身的板件,而目的也仅仅限于减轻赛车的重量,碳纤维板本身根本没有提供任何的车身刚性。更别说一体式碳纤维车架了,当时的959使用的是一体金属车架,而288GTO、F40、DIABLO使用的都是钢管式车架。

  最早出现的一体式碳纤维车架不难猜出是出自于F1赛场,1981年McLarenMP4/1的设计师JohnBarnard设计了全世界第一个一体式碳纤维车架,而在超级跑车的行列中现在应该只有4辆使用的是一体式碳纤维车架。它们分别是McLarenF1FerrariF50FerrariEnzoBugattiEB110SS(EB110GT不是使用一体式碳纤维车架的)。而其他声称使用碳纤维的跑车最多不过在车架补强方面使用碳纤维,更多的是使用在装饰部分上。

  就像人的身体由骨架来支持一样,汽车也必须有一幅骨架,这就是车架。车架的作用是承受载荷,包括汽车自身零部件的重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等。现有的车架种类有大梁式、承载式、钢管式及特殊材料一体成型式等。

  一、大梁式车架

  在港台汽车刊物中常称作“阵式车架”,是最早出现的车架类型(从全世界第一部汽车开始一直沿用至今)。大梁车架的原理很简单:将粗壮的钢梁焊接或铆合起来成为一个钢架,然后在这个钢架上安装引擎、悬架、车身等部件,这个钢架就是名附其实的“车架”。大梁式车架的优点是钢梁提供很强的承载能力和抗扭刚度,而且结构简单,开发容易,生产工艺的要求也较低。致命的缺点是钢制大梁质量沉重,车架重量占去全车总重的相当部分;此外,粗壮的大梁纵贯全车,影响整车的布局和空间利用率,大梁的厚度使安装在其上的坐厢和货厢的地台升高,使整车重心偏高。综合这些因素可见,大梁式车架适用于要求有大载重量的货车、中大型客车,以及对车架刚度要求很高的车辆,如越野车。传统越野车在良好道路上行驶时表现出重心过高的不良操控性,就是由大梁式车架所致。

  二、承载式车架

  也称作整体式或单体式车架。针对大梁式车架质量重、体积大、重心高的问题,承载式车架的意念是用金属制成坚固的车身,再将发动机、悬架等机械零件直接安装在车身上。这个车身承受所有的载荷,充当车架,所以准确称呼应为“无车架结构的承载式车身”(采用大梁车架的汽车车身则称为“非承载式车身”)。承载式车架由钢(较先进的是铝)经冲压、焊接而成,对设计和生产工艺的要求都很高,这也是中国目前的车身设计开发难以突破的大难点。成型的车架是个带有坐舱、发动机舱和底板的骨架,我们所能看到的光滑的汽车车身则是嵌在骨架上的覆盖件。 

  承载式车车架是目前轿车的主流,因为这种结构将车架和车身二合为一,重量轻,可利用空间大,重心低,而且冲压成型的制造方式十分适合现代化的大批量生产。但是除了开发制造难度高外,刚度(尤其是抗扭刚度)不足也是承载式车身的一大缺陷。这问题在日常用车上还不明显,但对于大马力、大扭力的高性能跑车,要求有很高的车架刚度,普通承载式车身就显得刚度不足。因此近年的高性能汽车,除了马力不断提升外,各车厂也不断致力于提高车身的刚度,目前主要采取的办法是优化车架的几何形状和采用局部增粗或补焊以加强抗扭能力。

  由于承载式车架将全车所有部件,包括悬架、车身和乘员连成一体,具有很好的操控反应(正式学名是“操作响应性”),而且传递的震动、噪音都较少,这是大梁式车架不可比拟的。因此不仅是轿车,就连一些针对良好道路环境设计的越野车也有弃大梁车架而改用承载式车身的趋势,这就是所谓的“城市化越野车”。另外针对大梁式车架地台高的弊病,近年还出现了采用承载式车身的大型客车(称为“无大梁车身”或“无阵车身”),由于取消了大梁,旅游大巴可以在车底腾出巨大且左右贯通的行李空间,用于市区的公共汽车则可以将地台降至与人行道等高以便于上下车(要配合特殊的低置车桥)。低地台是客车的一个重要发展方向。

  三、钢管式车架

  前面曾说过承载式车架的设计开发和生产工艺都复杂,只适宜大批量生产。但是对于少量生产的轿车又如何呢?虽然可以采用共用平台策略,但所谓的“共用平台”能共用的只是悬架、传动系统等底盘部件,承载式的车架由于必须与车身形状吻合,对于不同的车身造型是不能共用车架的。于是钢管式(又称“框条式”)车架便应运而生。

  顾名思义,钢管式车架就是用很多钢管焊接成一个框架,再将零部件装在这个框架上。它的生产工艺简单,很适合小规模的工作坊作业,50-70年代英国有很多小规模的车厂生产各式各样的汽车,都是用自行开发制造的钢管车架,是钢管车架的全盛时期。时至今日仍采用钢管车架的都是一些产量较少的跑车厂,如LAMBORGHINI和TVR,原因是可以省去冲压设备的巨大投资。由于对钢管车车架进行局部加强十分容易(只须加焊钢管),在质量相等的情况下,往往可以得到比承载式车架更强的刚度,这也是很多跑车厂仍乐于用它的原因。

  四、铝合金车架

  奥迪A8的车架是用铝合金做的,但那是冲压成型的结构,只是材料不同了,仍属于承载式车架。这里说的铝合金车架是另一种类型,将铝合金条梁焊接、铆接或贴合在一起组成一个框架,可以理解为钢管车架的变种,只是铝合金是方梁状而非管状。铝合金车架最大优点是轻(相同刚度的情况下)。但是成本高,不宜大量生产,而且铝合金本身的特性决定了其承载能力受限制,暂时只有少数车厂运用在小型的量产跑车上,如莲花ELISE和雷诺SPIDER。

  五、碳纤维车架

  亦即是开头所提到的“特殊材料一体成型式车架”。制造方法是用碳纤维浇铸成一体化的底板、坐舱和引擎舱结构,再装上机械零件和车身复盖件。碳纤维车架的刚度极高,重量比其它任何车架都要轻,重心也可以造得很低。但是制造成本是它的致命伤,因此目前都只用于不计成本的赛车和极少数量产车上。碳纤维车架在80年代首先出现一级方程式赛车上,然后延伸到C组赛车和90年代的GT赛车,至今仅有的两部采用碳纤维车架的量产车是94年的MCLARENF1和95年的FERRARIF50。

  碳纤维的刚度不仅有利于操控,对提高安全性也有很大的作用。典型例子是在95年,宝马的总裁驾驶一部MCLARENF1(街道版)满载3人在德国的公路上以280公里时速失控,冲出公路后再翻滚无数圈后才停车,车上3人居然只受了轻伤。当时全车外壳尽毁,但车架和坐舱仍保持完好的形状,如非碳纤维车架肯定是招架不住的。这也是一级方程式赛车至今沿用它的原因之一。

  六、“副车架”

最后要补充“副车架”的概念,这是常常在车书中出现的新名词。副车架并非完整的车架,只是支承前后车桥、悬架的支架,使车桥、悬架通过它再与“正车架”相连,习惯上称为“副架”。副架的作用是阻隔振动和噪声,减少其直接进入车厢,所以大多出现在豪华的轿车和越野车上,有些汽车还为引擎装上副架。

车架发展

大梁式和承载式车架是占绝大多数的主流车架形式,但它们都分别有着显著的缺点,即笨重和刚度不足。于是近年出现了融合这两者优点和车架设计方案,三菱PAJEROIO的独创车架,在承载式结构的车厢底部增加了独立的钢框架,可以认为是简化的大梁结构,从而在保证刚度的同时,重量和重心又比大梁式结构大为下降。另一个例子是本田S2000,由于对性能要求很高,而敞篷车身的刚度不足,于是在承载式车架的底部加焊了类似大型横梁的补强结构,从而增强了刚度。今后这种“杂交”车架的形式肯定会更层出不穷。

车桥

车桥结构

  行驶系分为四大主要部分:车桥、车轮、车架和悬架。

车桥功能

  车桥(也称车轴)通过悬架和车架(或承载式车身)相连,两端安装汽车车轮。其功能是传递车架(或承载式车身)与车轮之间各方向作用力。

车桥类型

  车桥可以是整体式的,有如一个巨大的杠铃,两端通过悬架系统支撑着车身,因此整体式车桥通常与非独立悬架配合;车桥也可以是断开式的,象两把雨伞插在车身两侧,再各自通过悬架系统支撑车身,所以断开式车桥与独立悬架配用。

  根据驱动方式的不同,车桥也分成转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种。其中转向桥和支持桥都属于从动桥。大多数汽车采用前置后驱动(FR),因此前桥作为转向桥,后桥作为驱动桥;而前置前驱动(FF)汽车则前桥成为转向驱动桥,后桥充当支持桥。

  转向桥的结构基本相同,由两个转向节和一根横梁组成。如果把横梁比做身体,转向节就是他左右摇晃的脑袋,脖子就是我们常说的主销,车轮就装在转向节上,仿佛脑袋上带了个草帽。不过,行驶的时候草帽转,脑袋却不转,中间用轴承分隔开,脑袋只管左右晃动。脖子——主销是车轮转动的轴心,这个轴的轴线并非垂直于地面,车轮本身也不是垂直的,我们将在车轮定位一节具体论述。

  转向驱动桥与转向桥的区别就是一切都是空心的,横梁变成了桥壳,转向节变成了转向节壳体,因为里面多了根驱动轴。这根驱动轴因被位于桥壳中间的差速器一分为二,而变成了两根半轴。两个草帽也不是简单地套在脑袋上,还要与里面的两根半轴直接相连。半轴在“脖子”的位置也多了一个关节——万向节,因此半轴也变成了两部分,内半轴和外半轴。

汽车车轮的组成和构造

  车轮由轮毂、轮辋以及这两元件间的连接部分(称轮辐)所组成。

  1、辐板式车轮的构造由挡圈,轮辋,辐板和气门嘴伸出口组成。

  2、辐条式车轮的构造轮辐是钢丝辐条或是和轮辋铸造成一体的铸造辐条。

车轮上的各种标识

  轮胎规格:轮胎规格常用一组数字表示,前一个数字表示轮胎断面宽度,后一个表示轮辋直径,以英寸为单位。例如165/70R14表示胎宽165毫米,扁平率70,轮辋直径14英寸。中间的字母或符号有特殊含义:“X”表示高压胎;“R”、“Z”表示子午胎;“一”表示低压胎。

  层级:层级是指轮胎橡胶层内帘布的公称层数,与实际帘布层数不完全一致,是轮胎强度的重要指标。层级用中文标志,如12层级;用英文标志,如“14P.R”即14层级。

  轮辋规格:表示与轮胎相配用的轮辋规格。便于实际使用,如“标准轮辋5.00F”。

速度等级:轮胎在规定条件承载规定负荷的最高速度。字母A至Z代表轮胎从4.8km/h到300km/h的认证速度等级。常用速度等级:Q:160km/h;R:170km/h;S:180km/h;T:190km/h;H:210km/h;V:240km/h;W:270km/h;Y:300km/h;Z:ZR速度高于240km/h。

轮胎

在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品。

通常安装在金属轮辋上,能支承车身,缓冲外界冲击,实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用,它在行驶时承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用,因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。同时,还要求具备高耐磨性和耐屈挠性,以及低的滚动阻力与生热性。世界耗用橡胶量的一半用于轮胎生产。

【轮胎的简史】

  最早的轮胎是由木头制造的,这从我国古代的战车上和国外的绅士马车上都能看出。后来,当探险家哥伦布在1493-1496年第二次探索新大陆到达西印度群岛中的海地岛时,发现了当地小孩所玩的橡胶硬块,这使他大吃一惊。后来他把这个奇妙的东西带回了祖国,若干年以后,橡胶得到了广泛的应用,车轮也逐渐由木制变成了硬橡胶制造。但这时的橡胶轮胎却还是实心的,走起来还很不舒服,而且噪声也很大。直到1845年,出生于苏格兰的土木技师R·w·汤姆生发明了世界上第二条充气轮胎,并以《马车和其他车辆的车轮改良》为题,获得了英国政府的专利。同年12月10日第一条充气轮胎诞生。第一个买充气轮胎的人叫罗列,是个贵族,四个轮胎的价钱合计为四十四磅二先令。1847年《科学·美国》杂志介绍了汤姆生的充气轮胎,称其为划时代的改良。但是,当时的英国,过于注重传统的绅士化,为了保护马车,限制蒸汽车的发展,汽车的速度在市区被限定为时速2mile(约3.2km),郊区为4mile(约6.4km)。这样,汤姆生的发明便没有了市场,因此,慢慢地也就被人们遗忘了。也就是说,汤姆生的第一次轮胎革命,并未给人类带来太阳一样的光明,因为人类所应经受的黑暗似乎还没有到头。但是太阳总是要出来的,因为人类以及万物都需要它,40多年以后的1888年,在爱尔兰当兽医的医格兰人J·B·邓禄普先生取得了充气轮胎的专利。当时,J·B·邓禄普先生10岁的儿子强尼买了一辆三轮自行车,但是因为当时的轮胎还都是用硬橡胶做的实心轮胎,因此,在满是石头的路上行走时很不舒服,儿子的抱怨激发了邓禄普先生的灵感,因此,被遗忘了四十多年的充气轮胎再次问世。随着时代的进步,邓禄普先生发明的充气轮胎很快在自行车上得到了应用,并迅速迈向了汽车领域,为世界汽车工业的发展做出了巨大贡献。

初期的充气轮胎,使用的是用涂有橡胶的帆布当胎体,因为帆布的纵线和横线互相交叉,行走时由于轮胎的变形,导致线的互相摩擦,这样,线就很容易被磨断,这时的轮胎只能跑200-300km。1903年,J·F·帕玛先生发明了斜纹纺织品,这种斜纹纺织品的发明促成了交叉层轮胎的发展,使轮胎的寿命向前跨了一大步。因为斜叉的胎体不会再因轮胎的行走而引起摩擦,帘线不容易被磨断,所以寿命大大加长。1930年米其林制造了第一个无内胎轮胎;1946年又发明了举世闻名的子午线轮胎。因此,轮胎的发展是经历了一个漫长的历程,在这漫漫长夜里,不知有多少代人为之付出了艰辛的劳动和高超的智慧。

【轮胎的组成】

轮胎通常由外胎、内胎、垫带3部分组成。也有不需要内胎的,其胎体内层有气密性好的橡胶层,且需配专用的轮辋。世界各国轮胎的结构,都向无内胎、子午线结构、扁平(轮胎断面高与宽的比值小)和轻量化的方向发展。外胎由胎面、胎侧、缓冲层(或带束层)、帘布层及胎圈组成。用于承受各种作用力。胎侧是轮胎侧部帘布层外层的胶层,用于保护胎体。帘布层是胎体中由并列挂胶帘子线组成的布层,是轮胎的受力骨架层,用以保证轮胎具有必要的强度及尺寸稳定性。缓冲层(或带束层)为斜交轮胎胎面与胎体之间的胶布层或胶层,用于缓冲外部冲击力,保护胎体,增进胎面与帘布层之间的粘合。胎圈是轮胎安装在轮辋上的部分,由胎圈芯和胎圈包布组成,起固定轮胎作用。轮胎的规格以外胎外径D、胎圈内径或轮辋直径d、断面宽B及扁平比(轮胎断面高H/轮胎断面宽B)等尺寸加以表示,单位一般为英寸(in)(1in2.54cm)。汽车轮胎是橡胶与纤维材料及金属材料的复合制品,制造工艺是机械加工和化学反应的综合过程。橡胶与配合剂混炼后经压出制成胎面;帘布经压延、裁断、贴合制成帘布筒或帘布卷;钢丝经合股、包胶后成型为胎圈;然后将所有半成品在成型机上组合成胎坯,在硫化机的金属模型中,经硫化而制成轮胎成品。

【轮胎的分类】

  轮胎常见的分类方式是按照结构划分为斜交线轮胎、子午线轮胎。子午线胎与斜交线胎的根本区别在于胎体。斜交线胎的胎体是斜线交叉的帘布层;而子午线胎的胎体是聚合物多层交叉材质,其顶层是数层由钢丝编成的钢带帘布,可减少轮胎被异物刺破的几率。

  从设计上讲,斜交线轮胎有很多局限性,如由于交叉的帘线强烈摩擦,使胎体易生热,因此加速了胎纹的磨损,且其帘线布局也不能很好地提供优良的操控性和舒适性;而子午线轮胎中的钢丝带则具有较好的柔韧性以适应路面的不规则冲击,又经久耐用,它的帘布结构还意味着在汽车行驶中有比斜交线小得多的摩擦,从而获得了较长的胎纹使用寿命和较好的燃油经济性。同时子午线轮胎本身具有的特点使轮胎无内胎成为可能。无内胎轮胎有一个公认优点,即当轮胎被扎破后,不像有内胎的斜交线轮胎那样爆裂(这是非常危险的),而是使轮胎能在一段时间内保持气压,提高了汽车的行驶安全性。另外,和斜交线轮胎比,子午线轮胎还有更好的抓地性。

下面我们所谈的轮胎仅指目前轿车所普遍使用的子午线胎,俗称真空胎或原子胎。

【如何识别轮胎标记】

  轮胎是汽车的重要部件,在汽车轮胎上的标记有10余种,正确识别这些标记对轮胎的选配、使用、保养十分重要,对于保障行车安全和延长轮胎使用寿命具有重要意义。

  轮胎规格:规格是轮胎几何参数与物理性能的标志数据。轮胎规格常用一组数字表示,前一个数字表示轮胎断面宽度,后一个数字表示轮辋直径,均以英寸为单位。中间的字母或符号有特殊含义:“x”表示高压胎;“R”、“Z”表示子午胎;“一”表示低压胎。

  层级:层级是指轮胎橡胶层内帘布的公称层数,与实际帘布层数不完全一致,是轮胎强度的重要指标。层级用中文标志,如12层级;用英文标志,如″14P.R″即14层极。

  帘线材料:有的轮胎单独标示,如“尼龙”(NYLON),一般标在层级之后;世有的轮胎厂家标注在规格之后,用汉语拼音的第一个字母表示,如9.00-20N、7.50-20G等,N表示尼龙、G表示钢丝、M表示棉线、R表示人造丝。

  负荷及气压:一般标示最大负荷及相应气压,负荷以“公斤”为单位,气压即轮胎胎压,单位为“千帕”。

  轮辋规格:表示与轮胎相配用的轮辋规格。便于实际使用,如“标准轮辋5.00F”。

  平衡标志:用彩色橡胶制成标记形状,印在胎侧,表示轮胎此处最轻,组装时应正对气门嘴,以保证整个轮胎的平衡性。

  滚动方向:轮胎上的花纹对行驶中的排水防滑特别关键,所以花纹不对称的越野车轮胎常用箭头标志装配滚动方向,以保证设计的附着力、防滑等性能。如果装错,则适得其反。

  磨损极限标志:轮胎一侧用橡胶条、块标示轮胎的磨损极限,一旦轮胎磨损达到这一标志位置应及时更换,否则会因强度不够中途爆胎。

  生产批号:用一组数字及字母标志,表示轮胎的制造年月及数量。如“98N08B5820”表示1998年8月B组生产的第5820只轮胎。生产批号用于识别轮胎的新旧程度及存放时间。

  商标:商标是轮胎生产厂家的标志,包括商标文字及图案,一般比较突出和醒目,易于识别。大多与生产企业厂名相连标示。   其它标记:如产品等级、生产许可证号及其它附属标志。可作为选用时参考资料和信息。

  轮胎标记一般都标志得比较规范,识别清楚后就可放心选购和使用了。

  以下是一个常见的轮胎规格表示方法:

  例:185/70R1486H

  185:胎面宽(毫米)

  70:扁平比(胎高÷胎宽)

  R:子午线结构

  14:钢圈直径(寸)

  86:载重指数(表示对应的最大载荷为530公斤

H:速度代号(表示最高安全极速是210公里/小时)

【如何选购轮胎】

  了解了轮胎的基本知识,还只是第一步,下一步就是考虑如何买适合自己轿车的轮胎了,在选择时,除了要了解自己轿车需要的轮胎规格外,还要注意下面几个方面。

  首先优先考虑原厂轮胎,原厂轮胎是最能配合汽车速度及汽车的最大载重的,因此从理论上说,在更换轮胎时应优先考虑。

  其次留意轮胎花纹,汽车轮胎上的花纹,除了起到美观的效果之外,对轮胎的性能也有极大的影响。经常在深圳行驶的汽车,应该选择那些排水性比较好的花纹轮胎,比如有规则的小块状的花纹;而需要越野和跑长途的汽车,则可以选择大块状的花纹。

  最后如果你对车辆原来的操控性不满意,可以考虑更换扁平比更低的轮胎,对很多车型来说,改善车辆外观及操纵性能的最有效方法之一便是更换低扁平比的轮胎。每一种款式的轮胎都有它们特定的功能,因此在选择轮胎时,应该问清楚什么款式的轮胎适合怎么样的驾驶习惯,这样车子行驶时才更安全,花在轮胎上的钱也更为值得。

  在购买轮胎的时候,不要只看价格,应该向专业人士请教,他们会帮你准确地配好适当的轮胎。

  在选择轮胎的时候,还要注意,千万不要把不同类型的轮胎混合使用,比如说把比较适合越野车使用的轮胎,和一般汽车的轮胎放在一起,或者把定向的跑车轮胎和一般的胎轮混合使用。

  当然在选购中还要尽量避免翻新胎,目前深圳特别是一些街边小店经常会将一些翻新胎以次充好销售,消费者在选购中一定要留意。鉴别翻新胎的方法很简单:最常见的就是观察轮胎的色彩和光泽,翻新后的轮胎颜色和光泽都比较黯淡,因此碰上这样的轮胎千万不要盲目购买。

  专业的师傅则是通过轮胎上的那些标志来鉴别轮胎,汽车轮胎上都有一些突起的标志,标明轮胎的型号和性能,这些就是鉴别翻新轮胎的突破点。翻新过的轮胎的标志都是翻新后重新贴上去的,而崭新轮胎的这些标志则是和轮胎一体的,鉴别方法就是用手指甲抓挠这些标志,一般翻新胎的这些标志贴得都不是很紧,能抓掉的必是翻新胎无疑。

近几年来,国外轿车轮胎的发展潮流是越来越多地使用大宽度、大内径和低扁平比的轮胎。而目前国产轿车采用较多的还是小宽度、小内径和高扁平比的轮胎。高扁平比的轮胎由于胎壁长,缓冲能力强,相对来说舒适性较高,但对路面的感觉较差,转弯时的侧向抵抗力弱。反之,低扁平比、大内径的轮胎,因胎壁较短,胎面宽阔。因此接地面积大,轮胎可承受的压力亦大,对路面反应非常灵敏,转弯时的侧向抵抗能力强,使车辆的操控性大大加强。目前国内批量生产的轿车中使用的扁平比最大的轮胎是225/55R16,而许多进口的豪华轿车或运动型轿跑车的轮胎则达到了225/45R17,甚至有的达到245/40R18。车辆装配大宽度、大内径、低扁平比的轮胎后,除了操纵性强,外观视觉效果也给人很威猛的感觉。一般说来,车辆出厂时所配备的轮胎都是厂家经过反复测试后选择的最佳规格。如果有车主想要更换轮胎尺寸,必须在专业人员的指导下进行,不能随意而为,因为这涉及到很多问题,稍有疏忽就可能对行车安全造成危害。另外,低扁平比轮胎会显得更“娇贵”一些,在使用过程中应更注意和爱护。

【汽车轮胎花纹的学问】

  汽车依靠轮胎支承在路面上,而直接与路面接触的却是轮胎花纹。轮胎不仅承载、滚动,而且通过其花纹块与路面产生的磨擦力,成为汽车驱动、制动和转向的动力之源。

  下面就轮胎花纹的作用以及影响花纹作用的因素等做一分析。

  一、轮胎花纹的作用.

  简言之,轮胎花纹的主要作用就是增加胎面与路面间的磨擦力,以防止车轮打滑,这与鞋底花纹的作用如出一辙。轮胎花纹提高了胎面接地弹性,在胎面和路面间切向力(如驱动力、制动力和横向力)的作用下,花纹块能产生较大的切向弹性变形。切向力增加,切向变形随之增大,接触面的“磨擦作用”也就随之增强,进而抑制了胎面与路面打滑或打滑趋势。这在很大程度上消除了无花纹(光胎面)轮胎易打滑的弊病,使得与轮胎和路面间磨擦性能有关的汽车性能——动力性、制动性、转向操纵性和行驶安全性的正常发挥有了可靠的保障。有研究表明,产生胎面和路面间磨擦力的因素还包括有这两面间的粘着作用,分子引力作用以及路面小尺雨微凸体对胎面貌一新微切削作用等,但是,起主要作用的仍是花纹块的弹性变形。

  二、影响花纹作用的因素影响花纹作用的因素较多,但起主要作用并与汽车使用有关的因素是花纹型式和花纹深度。

  1.花纹型式的影响.

  轮胎花纹型式多种多样,但归纳起来,主要有3种:普通花纹、越野花纹和混合花纹。

  (1)普通花纹.

  普通花纹适合于在硬路面上使用。它分为纵向花纹、横向花纹和纵横兼有花纹。

  a)纵向花纹.

  纵向花纹的共同特点是胎面纵向连续,横向断开(图1a),因而胎面纵向刚度大,而横向刚度小,轮胎抗滑能力叶现出横强而纵弱。这种花纹轮胎的滚动阻力较小,散热性能好,但花纹沟槽易嵌入碎石子儿。综合起来看,这种型式花纹适合在比较清洁、良好的硬路面上行驶。例如,轿车、轻型和微型货车等多选择这种花纹。

  b)横向花纹横向花纹共同特点是胎面横向连续,纵向断开(图1b),因而胎面横向刚度大,而纵向刚度小。故轮胎抗滑能力呈现出纵强而横弱,汽车以较高速度转向时,容易侧滑;轮胎滚动阻力也比较大,胎面磨损比较严重。这种型式花纹适合于在一般硬路面上、牵引力比较大的中型或重型货车使用。

  c)纵横兼有花纹.

  这种花纹介于纵向花纹和横向花纹之间(图1c)。在胎面中部一般具有曲折形的纵向花纹,而在接近胎肩的两边则制有横向花纹。这样一来,台面的纵横抗滑能力比较好。因此这种型式花纹的轮胎适应能力强,应用范围广泛,它既适用于不同的硬路面,也适宜和于轿车和货车。

  (2)越野花纹.

  越野花纹的共同特点是花纹沟槽宽而深,花纹块接地面积比较小(约40%~60%)。在松软路面上行驶时,一部分土壤将嵌入花纹沟槽之中,必须将嵌入花纹沟槽的这一部分土壤剪切之后,轮胎才有可能出现打滑,因此,越进驻花纹的抓着力大。根测试,在泥泞路上,同一车型的车辆使用越野花纹轮肿的牵引力可达普通花纹的1.5倍。

  越野花纹分为无向和有向花纹两种(如图2)。有向花纹使用时具有方向性。越野花纹轮胎适合于在崎岖不平的道路、松软土路和无路地区使用。由于花纹块的接触压力大,滚动阻力大,故不适合在良好硬路面上长时间行驶。否则,将加重轮胎磨损,增加燃油消耗,汽车行驶振动也比较厉害。

  (3)混合花纹.

  混合花纹是普通花纹和越野花纹之间的一种过渡性花纹。其特点是胎面中部具有方向各异或以纵向为主的窄花纹沟槽,而在两侧则以方向各异或以横向为主的宽花纹沟槽。这样的花纹搭配使混合花纹的综合性能好,适应能力强。它既适应于良好的硬路面,也适应于碎石路面、雪泥路面和松软路面,附着性能优于普通花纹,但耐磨性能稍逊。目前,一些货车和四轮驱动的乘用车多使用这种型式的花纹轮胎。

  2.花纹深度的影响.

  花纹愈深,则花纹块接地弹性变形量愈大,由轮胎弹性迟滞损失形成的滚动阻力也将随之增加。较深的花纹不利于轮胎散热,使胎温上升加快,花纹根部因受力严惩而易撕裂、脱落等。花纹过浅不仅影响其贮水、排水能力,容易产生有害的“滑水现象”,而且使光胎面轮胎易打滑的弊端凸现出来,从而使前面提及的汽车性能变坏。

  因此,花纹过深过浅都不好。面客观规律是使用中花纹将越变越小。为了确保花纹作用的有效性,世界各国都对轮胎花纹磨损极限制定了明确的法规。并在轮胎胎肩沿圆周的若干等份处模刻轮胎磨耗极限警报标记“”或(和)“TWI”英文标记。当花纹块凸面磨损距离到花纹沟槽底部约1.6mm(1/16英寸)时,标记处的花纹已被磨平,故显露出窄横条状的光胎面,借此警示驾驶员,该轮胎已到了必须更换的时候了。

  三、轮胎花纹使用注意事项.

  1.应根据车辆用途经常使用的路况和车速来选择比较合适的花纹轮胎。对于在一般硬路面上中速行驶的车辆,货车和客车等宜选用横向花纹或纵横兼有花纹轮胎;对于经常在高速公路及良好的硬路面上行驶的车辆宜选用散热性好、横向稳定怀强的纵向花纹和纵横兼有花纹轮胎。

  2.随着车速的提高,胎面与路面间积水来不及排除便会在两面间形成水膜,将轮胎慢慢托起,在一定条件下甚至完全离开路面,使汽车完全丧失操纵性。这种现象被称之为轮胎“滑水现象”。影响滑水临界速度的因素较多,但其中轮胎花纹型式和深信芭为主要因素之一。经常在高速公路上行驶的轿车,在有条件的情况下,应尽量选择抗滑水轮胎(如图5)。这种花纹的主要特点是,在胎面中部设计出宽大的排水沟(主沟),在轮胎与路面之间形成较大的排水空间。在主沟两则有通往胎侧的侧沟,故排水距离短,排水效率高,从而最大限度地养活了轮胎在湿路面高速行驶可能产生的“滑水现象”,提高了行车的安全性。

  值得注意的是这种花纹具有方向性,安装时切忌大意.

  3.有向花纹轮胎的旋转方向通常用模压在胎侧的"箭头",标记表示.如果按照箭头方向旋转,即"人字形"花纹尖端先着地,则称顺方向放置反之,则称反方向旋转.

  抗滑水轮胎一律按顺方向放置提高排水效率,而反向放置则排水效率比非滑水轮胎的还要差。

  越野有向花纹轮胎,若安装在驱动桥上,则应顺方向旋转,“人字形”花纹尖端像链子嵌入雪泥地,抓着能力强,而且嵌入花纹沟槽中的雪泥可从两侧被挤压出来,花纹具有自洁性;若安装在从动桥上的越野有向花纹轮胎,由于不输出牵引力,为减少滚动阻力和磨损起见,故应反方向旋转。

综上所知,轮胎花纹是提高汽车性能,确保行驶安全的重要一环。因此,如何正确选购、安装和使用轮胎花纹就显得非常重要。

【相关问题】

  轮胎的速度等级指的是什么?

  答: 正式来说,速度等级表明轮胎在规定条件下承载规定负荷的最高速度。字母A至Z代表轮胎从4.8公里/小时到300公里/小时的认证速度等级。常用的速度等级有:

  Q 160公里/小时 V 240公里/小时

  R 170公里/小时 W 270公里/小时

  S 180公里/小时 Y 300公里/小时

  T 190公里/小时 Z ZR速度高于240公里/小时

  H 210公里/小时 ZR 如果使用说明中轮胎的规格标示出现ZR。如P275/40ZR17 93W, 那么最高速度等级("93W"中的 "W")为270公里/小时。

  在最近为轮胎标识标准化所做的规定中,除无级变速Z速度等级外的所有等级的使用说明中,都包括了速度符号和负载系数。例如:P225/60R15 95H是轮胎的使用说明,表明轮胎的最大负载能力为690公斤,最高速度等级为210km/h

  问: 我打算买两只新轮胎,应装在前轮还是后轮?

  答: 后轮。在湿路面急转弯操作时,如果您的前轮首先打滑,您的车即使在转弯时仍会继续沿直线走。这相当于转向不足,可以通过减速然后沿弯道转向。这样可以让车子回到车道上。

  但是如果是后轮首先打滑,车子可能会甩尾,这相当于转向过度,只会更难控制。这需要您沿弯道反方向作出迅速准确的转向纠正,这不是一种自然的反应。控制转向不足比控制转向过度要容易。

  为保持记录,最佳选择是更换轮胎时一次购买四只同一品牌、规格、型号的新轮胎。

  问: 如果我只想买一只轮胎,我买何种产品,应当安装在什么位置?

  答: 只购买一只轮胎的唯一恰当的理由是,更换因事故或路面危害而损伤的轮胎,否则全套四只轮胎都是好的。购买时,应认准与更换轮胎相同的规格、型号、品牌和胎面花纹设计。应用四季轮胎更换四季轮胎。用雪地轮胎更换雪地轮胎。用H速度级的轮胎更换H速度级的轮胎。这样,您就会享受到更为安全惬意的驾乘体验。

  问:轮胎使用技巧

  ① 普通汽车轮胎没有方向性,原则上可以左右互换(不象F1赛车轮胎有严格的方向性);

  ② 捷达车建议一般每20,000KM前后轮胎互换使用(飞仙:我看的文献上是说可以后轮平行移至前面,前轮交叉换至后面。原因是由于总的来说汽车轮胎的磨损是前面大于后面,因为前面有转向动作;右面大于左面,因为路有弧度,右面的轮胎行程会更长些。);

  ③ 轮胎的时间性老化不明显,是否老化、磨损还是行驶里程和路面状况占了绝大部分的原因;即不能以行驶年限作为判断是否更换轮胎的标准,而应以行驶公里数作为主要参数,最关键是以轮胎的磨损程度为准(飞仙:可惜现在找不到一个图,可以明确指示,哪一条花纹磨损至什么情况就必须尽快更换,请诸位DX寻找);

  ④ 盲目加大轮毂也不好,制动效果会变差。因为制动机构的制动力可能不足;

  ⑤ 使用太宽的轮胎,舒适性、稳定性加强了,但是油耗上升了,制动也会有问题;

  ⑥ 轮胎应尽量成对使用和更换,通过保持一对轮胎有相仿的磨损和工作状况,来保证车辆的左右平衡(飞仙:应该详细记录每个轮胎是何时换上,公里数如何以及是否补过,以便安排掉换和更换。自己也心里有底,哪个轮胎是什么工作状况);

  ⑦ 一般汽车(豪华车除外)备胎的参数和指标,与正在使用的四条轮胎一模一样,可以在轮胎出现问题时任意互换使用。但是强烈建议在把破轮胎补好后,换回。备胎仍作为备胎,保持这个轮胎的长期完好,以备不时之需。如果把补好的轮胎作为备胎,可能会发生因为慢撒气,而发生当你想用备胎时,发现胎是瘪的的情况。再有,备胎较新,与旧胎配对使用,也破坏了上述成对使用的原则。

  检查汽车的安全性能:汽车安全话轮胎

  检查汽车的安全性能,不少人只注意制动系统和转向系统的性能,较少留意轮胎,认为轮胎只需打足气就可以了,岂不知在当前的道路条件下,轮胎的技术状况与制动、转向系统一样是直接关系到汽车安全的重要因素之一。千里之行始于足,车主对轮胎应有所了解才能安全使用轿车。

  现在的常用轮胎主要有两种:低压胎和真空胎。低压胎含有内胎,多用于普通汽车和摩托车;真空胎没有内胎,外胎兼起了内胎的作用,多用于轿车和轻型车。真空胎是法国米其林轮胎公司在1959年发明的,都是子午线轮胎结构,胎内壁紧贴一层内膜令车胎在高速运转时不易聚热,内膜有一层密封自粘层,轮胎受到钉子或尖锐物穿破后不易立即泄完气可使汽车继续行驶一段距离。

  轮胎的规格由断面宽度B、断面高度H和轮辋直径d表示。低压胎断面近似圆形,B~H,因此仅标注B一d就可以了,如常用的7.50—14、9.00—20等,单位是英寸,其中“—”表示低压轮胎。而真空胎的断面多是扁形,B>H,两者的比值反映了轮胎的形状,为了表述这种关系就以H/B的百分比作为一个参数,称为扁平率,数字越小轮胎的形状越扁平。

  轿车真空胎的规格标注除了尺寸参数还有用途参数,用代号规定轮胎的最高安全时速和最大安全负荷量。例如真空胎P165/70R1481T表示是轿车专用轮胎(P),胎宽165毫米,扁平率70,子午线轮胎(R),轮辋直径14英寸,轮胎最大负荷462公斤(代号81),最高安全时速190公里(代号T)。其中负荷代号有六十多个,速度代号有十六个,它们都对应有关限值。

  现代轿车的最高时速一般都达150公里以上,车速越快或载重越大轮胎变形就越大,变形越大与地面摩擦所产生的温度就越高,汽车高速运行时轮胎的表面温度有时可达100℃以上,对轮胎的性能有极大的影响,直接关系到轿车的安全性,因此轿车轮胎都有安全极速代号和最大负荷代号,不同代号的轮胎所采用的混合胶不同,承受高温和负荷的能力也会不同,因此换胎时要注意这些参数。

  更换轮胎时要记住同一辆汽车上不能混用种类不同,型号不同,胎体结构不同的轮胎,同一轴上的轮胎更要防止混用,如果要更换一边轮胎,另一边也要同时更换。轮胎的选用与车辆性能是紧密关联的,有人用宽阔轮胎更换原车胎以为更安全,但在发动机和汽车重量不变的情况下改用过阔的轮胎会使轮胎的抓地力不够,在潮湿路面行驶便可能打滑反而不安全。对于跑高速公路的轿车更应对轮胎倍加留意,要时常检查轮胎有无损伤,气压是否合乎标准,因为汽车在公路上高速运行一旦爆胎,整辆汽车就会瞬间产生强大的偏转力矩,驾驶者是无法控制汽车方向的,极可能会发生车毁人亡的事故,因此对轮胎的质量和选用万万不可轻视。

  轮胎安装

  1、请使用标准轮圈,已变形或损伤之轮圈切勿使用。

  2、轮圈与轮胎组合前,请先清理轮圈与轮胎,不可有杂物留置于内部。

  3、轮圈与轮胎组合前。可使用橡润滑剂或肥皂水擦拭胎唇轮圈凸缘,请勿使用油性润滑剂。

  4、轮圈与轮胎组合时应注意嵌合情形,请勿使用超过正常范围之风压强行安装,以免发生危险。

5、轮圈与轮胎组合需要由轮胎行专门人员来操作,请勿自行组合。

【轮胎制造工艺】

  1:米其林C3M技术

  Command+Control+Communication&Manufacture,建议译为:指挥、控制、通讯及制造一体化系统。

  C3M有如下5项技术要点:①连续低温混炼;②直接压出橡胶件;③成型鼓上编织/缠绕骨架层;④预硫化环状胎面;⑤轮胎电热硫化。

  C3M的关键设备是特种编织机和挤出机。C3M技术通过以成型鼓为核心,合理配置特种编织机组和挤出机组而得以实现。特种编织机环绕成型鼓编织无接头环形胎体帘布层和带束层,并环绕成型鼓缠绕钢丝得到钢丝圈。挤出机组连续低温(90℃以下)混炼胶料,压出胎侧、三角胶条以及其他橡胶件。

  2:中国MMP技术

  MMP的全称为:Modular Manufacturing Process;建议译为:积木式成型法。

  众所周知,传统的轮胎生产工艺由四大工序组成:①塑/混炼;②压延和压出;③成型;④硫化。现有的轮胎厂,除部分通过购人成品混炼胶而省缺第一道工序外,大多数是上述四道工序全部齐备。

  MMP打破传统轮胎厂四大工序齐备的模式,将四大工序分割成两大块来操作。第一块包括了传统工艺的第一道工序(塑/混炼)、第二道工序(压延和压出)以及第三道工序的前半部分(胎体成型),第二块包括了传统工艺的第三道工序的后半部分(贴带束层、上胎面)和第四道工序(硫化);执行第一块生产任务的工厂被称之为"平台",执行第二块生产任务的工厂被称之为"卫星厂"。平台负责生产轮胎基本构件并进行预装配,卫星厂负责整体装配并完成轮胎制造工艺最后硫化。通常,一个平台可配置多间卫星厂,构成辐射网络。

  3:固特异的夏hOPACT技术

  Integrated Manufacturing Precision Assembly Cellular Technology;建议译为:集成加工精密成型单元技术。若将缩写IMPACT看作是单词Impact,其英文意思为"碰撞、冲击、影响"。因此,海外业内传媒有将IMPACT谑称为Impact的,意喻对传统制造技术产生冲击的新技术。

  IMPACT有四大要素(又称四大单元):①热成型机(Hot Former);②改进控制技术,提高生产效率;③自动化材料输送;④单元式制造。上述四要素既可以单独使用,也可以组合起来使用,而且无论是某个要素还是整个系统与现有的轮胎工艺流程都能够紧密结合成一体。IMPACT不会像其他新一代轮胎制造系统那样与现用系统不兼容。

  4:倍耐力MIRS技术

  MIRS的全称为:Modular Integrated Robotized System;建议译为:积木式集成自动化系统。

  MIRS的精髓是:以成型鼓为中心,组织生产;多组挤出机配合遥控机械手,实现从胶料挤出到成型鼓直接成型;用胎胚气密层代替胶囊进行硫化。

  MIRS只有3道工序:①预制;②成型;③硫化。预制工序有多台挤出机,每台挤出机配备规格为1×1.5m的卷取轴架,上挂钢丝或浸渍帘线辊筒;架上的多股钢丝或帘线进入挤出机的直角机头,与胶料一同挤出,得到补强胶条,供下游工序使用。成型工序有3组共8台挤出机和3对遥控机械手,分成三工位操作。成型鼓为可折叠式,中空,鼓身由8块厚20mm铝板制成,上有小孔使鼓面与鼓腔连通。成型鼓经预热进人第一工位,并绕轴旋转;挤出机将胶料挤出到成型鼓上,机械手反复辊压胶料,挤出空气,使胶料紧贴鼓面,得到气密层;由于鼓面是热的,胶料被预硫化。接着成型鼓进人第二工位,第二对机械手将预制工序生产的各种补强胶条缠绕在成型鼓上,同时第二组挤出机将胶料挤出到成型鼓上,机械手和挤出机交叉操作,逐步形成胎体帘布层、胎圈等。然后成型鼓进入第三工位,第三对机械手贴预制带束层,挤出机组将隔离胶、胎侧胶、胎面胶直接挤出到成型鼓上,经压实、整形得到完整胎胚。胎胚连同成型鼓一起进人硫化工序,硫化机装在六工位圆盘运输带的立柱上。第一对机械手将未取下成型鼓的胎胚装入硫化机,合模,往成型鼓腔内通人高压氮气,氮气通过鼓壁的通气孔逸出到鼓面,使胎胚胀大,从而脱离鼓面并紧贴硫化模内壁,这样已经预硫化的胎胚气密层实际上起到胶囊的作用。和普通硫化一样,模腔内通人蒸气。经15分硫化后,圆盘运输带到达第六工位,第二对机械手开模,将轮胎连同成型鼓一起取出,折叠成型鼓,得到成品轮胎。成型鼓经拼装后送回第二道工序循环使用。至此完成一个生产周期。

  【轮胎专业术语】

  气压 | Air Pressure 轮胎内部的空气每平方英寸向外的压力,单位是“磅/平方英寸”(PSI)或者气压的公制单位“千帕”(kPa)。 四轮定位 | Alignment 调整车辆上的所有车轮,令其处于相对路面和彼此最佳的方向,四轮定位不良会造成轮胎异常磨损缩短轮胎的使用寿命。全季候轮胎 | All-season tyres 在雨雪天气下提供较好的牵引力平衡,并具有良好的胎面花纹寿命、舒适度及宁静性的轮胎。为了获得冬季冰雪路面最大的安全保障,建议使用冬季轮胎 水飘现象 | Aquaplaning 一种极为危险的状况,轮胎前方产生的积水令轮胎失去与路面的接触。这时,车辆将在水面上打滑,完全失去控制。这种现象又称为“水漂现象”(hydroplaning)。 高宽比 | Aspect Ratio 轮胎的胎侧高度与其横截面宽度之比。 非对称胎面花纹设计 | Asymmetrical Tread Design (AD) 胎面两侧使用不同的花纹,可以增强和优化干湿地操控性能。轮胎内侧的胎面花纹带有更多横向沟槽,便于排水;而其外侧胎肩则具有比较大的花纹块,以获得出色的操控性。

平衡/不平衡 | Balance/Imbalance 平衡是指轮胎和轮辋的组合在旋转时,其重量平均分配的状态。在调整不平衡状态时,训练有素的技师将在轮辋的内侧或者外侧添加一定重量的平衡块。 米其林BAZ技术? | Banded At Zero Technology? 米其林?BAZ技术是指在钢丝带束层的上部胎面区域使用了螺旋式缠绕的聚酰胺覆盖条,可以抵御高速行驶时可能导致轮胎变形的离心力1。BAZ技术优化了车辆的高速操控性和轮胎的耐久性。 斜交帘子布(轮胎) | Bias-Ply 一种使用胎面中心对角斜交帘布层的轮胎。 螺栓圆周(直径) | Bolt Circle 通过每个螺帽孔中心的假想圆周直径,通过测量圆周上两个正相对孔洞的距离得出。这个数据可以在选择正确的替换轮辋时使用。外倾角 | Camber 轮辋向内侧或者外侧倾斜的角度,衡量单位是“度”。在转向时,为了保持外侧轮胎与路面的平整接触,需要调整外倾角。外倾角角度过大或过小会造成轮胎的异常磨损,影响轮胎的使用寿命。 外倾推力 | Camber Thrust 当轮胎带外倾角旋转时产生的侧向力或者横向力,它可以增加或者减少轮胎产生的侧向力。 碳黑 | Carbon Black 这是一种增强型的添加剂,当被加入橡胶配方时,可以增强轮胎的耐磨损性能。 承载能力 | Carrying Capacity 在特定的胎压下,每条轮胎的设计可以承载多少重量。每一种轮胎尺寸都有一个负载充气表格,以确保充气气压足够承受车轴上的负荷。 后倾角 | Caster 从轮辋中心线画出的垂直线与控制轮辋方向的车轴之间的夹角。可以改进车辆的方向稳定性和中央直行的感受。 中线 | Centerline 车辆中心向下的一条假想线。定位跟踪就是用这条线进行测量。 离心力 | Centrifugal Force 做曲线运动的物体的侧面加速度,单位是g。当汽车以曲线方式行驶时,就将受到离心力的作用,将其拉向外侧。为了抵消离心力,轮胎将在路面上产生同等的反向作用力。亦称“横向力”。 冷胎充气气压 | Cold Inflation Pressure 在轮胎由于行驶而产生热量之前所测量的轮胎气压,单位是磅/平方英寸(psi)。 接地面 | Contact Patch 轮胎与路面接触的区域。亦称“足印”。 转向力 | Cornering Force 车辆转向时轮胎产生的转向力,能够保持车辆按照预想的弧线轨迹行驶。 交叉Z形细小沟槽技术 | Cross Z-Sipes Technology 一种能够提供胎面花纹内部的横向和纵向刚性的细小沟槽花纹。 车辆整备重量 | Curb Weight 带有装满的水槽(包括油箱)和所有正常设备、但不包含驾驶人和乘客的量产车辆重量。

悬架悬挂系统

  悬挂系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称,其功能是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的震动,以保证汽车平顺行驶。悬挂系统应有的功能是支持车身,改善乘坐的感觉,不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受。外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力,决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性,是现代轿车十分关键的部件之一。

  一般来说,汽车的悬挂系统分为非独立悬挂和独立悬挂两种,非独立悬挂的车轮装在一根整体车轴的两端,当一边车轮跳动时,另一侧车轮也相应跳动,使整个车身振动或倾斜;独立悬挂的车轴分成两段,每只车轮由螺旋弹簧独立安装在车架下面,当一边车轮发生跳动时,另一边车轮不受影响,两边的车轮可以独立运动,提高了汽车的平稳性和舒适性。

  由于现代人对车子乘坐舒适性及操纵安定性的要求愈来愈高,所以非独立悬挂系统已渐渐被淘汰。而独立悬挂系统因其车轮触地性良好、乘坐舒适性及操纵安定性大幅提升、左右两轮可自由运动,轮胎与地面的自由度大,车辆操控性较好等优点目前被汽车厂家普遍采用。常见的独立悬挂系统有多连杆式悬挂系统、麦佛逊式悬挂系统、拖曳臂式悬挂系统等等。

  因为车身下方的空间使汽车看起来好像是悬浮在半空中,要如何将看似悬浮在半空中的车身与接触地面的车轮结合呢?这个结合的装置就是悬挂系统。

  悬挂系统除了要支撑车身的重量之外,还负有降低行驶时的震动,以及车辆行驶的操控性能等重责大任。

  悬挂系统是如何神奇的发挥功能去降低行驶时的震动,以及车辆行驶的操控性能呢?原来就是在悬挂系统中包含了避震器、弹簧、防倾杆、连杆等机件。

在车轮与车体之间,便是所谓的悬挂系统,担负起承载车体并吸收震动的工作,提供最佳的乘坐舒适性。图中为Toyota最新车型Wish的悬挂系统,采前方独立麦佛逊结构、后方ETA Beam结构,提供最大的车室空间。

一、弹簧:

用来缓冲震动的装置。利用弹簧的变型来吸收能量。常见的弹簧型式为「圈形弹簧」,其它被使用在汽车上的弹簧还有「板片弹簧」和「扭力杆弹簧」二种。

二、避震器:

用来缓冲震动,并且吸收能量的装置。避震器内部藉由液体或气体产生压力来推动阀体,以吸收震动的能量,并且减缓震动的作用。采用气压方式的避震器,其价格一般都比采用油压方式者高。少部份高价位的避震器会采取液、气压共享的设计。

三、防倾杆:

  将类似ㄇ字形的杆件的二端分别连结在左、右悬挂装置上面,当左、右侧的轮子分别上下移动时,会产生扭力并使杆件自体产生扭转,利用杆件受力所产生的反作用力去使车子的左、右二边维持相近的高度。

因此「防倾杆」亦称为「扭力杆」、「防倾扭力杆」、「平衡杆」、「扭力平衡杆」、「平稳杆」等等名称。

四、连杆:

  用来连结车轮与车身的杆子。连杆的形状可以是一支外形简单的圆杆,也可能是以钢板制成的一个结构体。

在了解悬挂系统的基本元素之后,你也可以和汽车工程师一样的设计组合出一套悬挂系统。我们将在后续的单元中为各位说明各种悬挂系统的功能与特性。

现有常用悬挂系统

  (一)非独立悬挂系统 非独立悬挂系统的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连,车轮连同车桥一起通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身的下面。非独立悬挂系统具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点,但由于其舒适性及操纵稳定性都较差,在现代轿车中基本上已不再使用,多用在货车和大客车上。

  (二)独立悬挂系统 独立悬挂系统是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身下面的。其优点是:质量轻,减少了车身受到的冲击,并提高了车轮的地面附着力;可用刚度小的较软弹簧,改善汽车的舒适性;可以使发动机位置降低,汽车重心也得到降低,从而提高汽车的行驶稳定性;左右车轮单独跳动,互不相干,能减小车身的倾斜和震动。不过,独立悬挂系统存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点。现代轿车大都是采用独立式悬挂系统,按其结构形式的不同,独立悬挂系统又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式悬挂系统等。

  (三)横臂式悬挂系统 横臂式悬挂系统是指车轮在汽车横向平面内摆动的独立悬挂系统,按横臂数量的多少又分为双横臂式和单横臂式悬挂系统。 单横臂式具有结构简单,侧倾中心高,有较强的抗侧倾能力的优点。但随着现代汽车速度的提高,侧倾中心过高会引起车轮跳动时轮距变化大,轮胎磨损加剧,而且在急转弯时左右车轮垂直力转移过大,导致后轮外倾增大,减少了后轮侧偏刚度,从而产生高速甩尾的严重工况。单横臂式独立悬挂系统多应用在后悬挂系统上,但由于不能适应高速行驶的要求,目前应用不多。双横臂式独立悬挂系统按上下横臂是否等长,又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种悬挂系统。等长双横臂式悬挂系统在车轮上下跳动时,能保持主销倾角不变,但轮距变化大(与单横臂式相类似),造成轮胎磨损严重,现已很少用。对于不等长双横臂式悬挂系统,只要适当选择、优化上下横臂的长度,并通过合理的布置、就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内,保证汽车具有良好的行驶稳定性。目前不等长双横臂式悬挂系统已广泛应用在轿车的前后悬挂系统上,部分运动型轿车及赛车的后轮也采用这一悬挂系统结构。

  (四)多连杆式悬挂系统 多连杆式悬挂系统是由(3—5)根杆件组合起来控制车轮的位置变化的悬挂系统。多连杆式能使车轮绕着与汽车纵轴线成二定角度的轴线内摆动,是横臂式和纵臂式的折衷方案,适当地选择摆臂轴线与汽车纵轴线所成的夹角,可不同程度地获得横臂式与纵臂式悬挂系统的优点,能满足不同的使用性能要求。多连杆式悬挂系统的主要优点是:车轮跳动时轮距和前束的变化很小,不管汽车是在驱动、制动状态都可以按司机的意图进行平稳地转向,其不足之处是汽车高速时有轴摆动现象。

  (五)纵臂式悬挂系统 纵臂式独立悬挂系统是指车轮在汽车纵向平面内摆动的悬挂系统结构,又分为单纵臂式和双纵臂式两种形式。单纵臂式悬挂系统当车轮上下跳动时会使主销后倾角产生较大的变化,因此单纵臂式悬挂系统不用在转向轮上。双纵臂式悬挂系统的两个摆臂一般做成等长的,形成一个平行四杆结构,这样,当车轮上下跳动时主销的后倾角保持不变。双纵臂式悬挂系统多应用在转向轮上。

  (六)烛式悬挂系统 烛式悬挂系统的结构特点是车轮沿着刚性地固定在车架上的主销轴线上下移动。烛式悬挂系统的优点是:当悬挂系统变形时,主销的定位角不会发生变化,仅是轮距、轴距稍有变化,因此特别有利于汽车的转向操纵稳定和行驶稳定。但烛式悬挂系统有一个大缺点:就是汽车行驶时的侧向力会全部由套在主销套筒的主销承受,致使套筒与主销间的摩擦阻力加大,磨损也较严重。烛式悬挂系统现已应用不多。

  (七)麦弗逊式悬挂系统 麦弗逊式悬挂系统的车轮也是沿着主销滑动的悬挂系统,但与烛式悬挂系统不完全相同,它的主销是可以摆动的,麦弗逊式悬挂系统是摆臂式与烛式悬挂系统的结合。与双横臂式悬挂系统相比,麦弗逊式悬挂系统的优点是:结构紧凑,车轮跳动时前轮定位参数变化小,有良好的操纵稳定性,加上由于取消了上横臂,给发动机及转向系统的布置带来方便;与烛式悬挂系统相比,它的滑柱受到的侧向力又有了较大的改善。麦弗逊式悬挂系统多应用在中小型轿车的前悬挂系统上,保时捷911、国产奥迪、桑塔纳、夏利、富康等轿车的前悬挂系统均为麦弗逊式独立悬挂系统。虽然麦弗逊式悬挂系统并不是技术含量最高的悬挂系统结构,但它仍是一种经久耐用的独立悬挂系统,具有很强的道路适应能力。

(八)主动悬挂系统 主动悬挂系统是近十几年发展起来的、由电脑控制的一种新型悬挂系统。它汇集了力学和电子学的技术知识,是一种比较复杂的高技术装置。例如装置了主动悬挂系统的法国雪铁龙桑蒂雅,该车悬挂系统系统的中枢是一个微电脑,悬挂系统上的5种传感器分别向微电脑传送车速、前轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据。电脑不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较,选择相应的悬挂系统状态。同时,微电脑独立控制每一只车轮上的执行元件,通过控制减振器内油压的变化产生抽动,从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求的悬挂系统运动。因此,桑蒂雅轿车备有多种驾驶模式选择,驾车者只要扳动位于副仪表板上的“正常”或“运动”按钮,轿车就会自动设置在最佳的悬挂系统状态,以求最好的舒适性能。 主动悬挂系统具有控制车身运动的功能。当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时,主动悬挂系统会产生一个与惯力相对抗的力,减少车身位置的变化。例如德国奔驰2000款Cl型跑车,当车辆拐弯时悬挂系统传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度。电脑根据传感器的信息,与预先设定的临界值进行比较计算,立即确定在什么位置上将多大的负载加到悬挂系统上,使车身的倾斜减到最小。

 

三、转向系

 

转向系统

转向系统概述

用来改变或保持汽车行驶方向的机构称为汽车转向系统(steering system)。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要,因此汽车转向系统的零件都称为保安件。

类型

  汽车转向系统分为两大类:机械转向系统和动力转向系统。

  完全靠驾驶员手力操纵的转向系统称为机械转向系统

借助动力来操纵的转向系统称为动力转向系统。动力转向系统又可分为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。

机械转向系统简介

  机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源,其中所有传力件都是机械的。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。

  (1)转向操纵机构

  转向操纵机构由方向盘、转向轴、转向管柱等组成,它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。

  (2) 转向器

  转向器(也常称为转向机)是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构,同时也是转向系中的减速传动装置。 目前较常用的有齿轮齿条式、循环球曲柄指销式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、蜗杆滚轮式等。我们主要介绍前几种。

  1)齿轮齿条式转向器

  齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间(或单端)输出式两种。

  两端输出的齿轮齿条式转向器如图4所示,作为传动副主动件的转向齿轮轴11通过轴承12和13安装在转向器壳体5中,其上端通过花键与万向节叉10和转向轴连接。与转向齿轮啮合的转向齿条4水平布置,两端通过球头座3与转向横拉杆1相连。弹簧7通过压块9将齿条压靠在齿轮上,保证无间隙啮合。弹簧的预紧力可用调整螺塞6调整。当转动转向盘时,转向器齿轮11转动,使与之啮合的齿条4沿轴向移动,从而使左右横拉杆带动转向节左右转动,使转向车轮偏转,从而实现汽车转向。中间输出的齿轮齿条式转向器如图5所示,其结构及工作原理与两端输出的齿轮齿条式转向器基本相同,不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓6与左右转向横拉杆7相连。在单端输出的齿轮齿条式转向器上,齿条的一端通过内外托架与转向横拉杆相连。

  2)循环球式转向器

  循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之一, 一般有两级传动副,第一级是螺杆螺母传动副,第二级是齿条齿扇传动副。为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦,二者的螺纹并不直接接触,其间装有多个钢球,以实现滚动摩擦。转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道。螺母侧面有两对通孔,可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。转向螺母外有两根钢球导管,每根导管的两端分别插入螺母侧面的一对通孔中。导管内也装满了钢球。这样,两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球"流道"。转向螺杆转动时,通过钢球将力传给转向螺母,螺母即沿轴向移动。同时,在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下,所有钢球便在螺旋管状通道内滚动,形成"球流"。在转向器工作时,两列钢球只是在各自的封闭流道内循环,不会脱出。

  3)蜗杆曲柄指销式转向器

  蜗杆曲柄指销式转向器的传动副(以转向蜗杆为主动件,其从动件是装在摇臂轴曲柄端部的指销。转向蜗杆转动时,与之啮合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动,并带动摇臂轴转动。

  (3)转向传动机构

  转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节,使两侧转向轮偏转,且使二转向轮偏转角按一定关系变化,以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。

  1)与非独立悬架配用的转向传动机构

  与非独立悬架配用的转向传动机构主要包括转向摇臂2、转向直拉杆3转向节臂4和转向梯形。在前桥仅为转向桥的情况下,由转向横拉杆6和左、右梯形臂5组成的转向梯形一般布置在前桥之后,如图9 a所示。当转向轮处于与汽车直线行驶相应的中立位置时,梯形臂5与横拉杆6在与道路平行的平面(水平面)内的交角>90。

  在发动机位置较低或转向桥兼充驱动桥的情况下,为避免运动干涉,往往将转向梯形布置在前桥之前,此时上述交角<90,如图9 b所示。若转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动,而是在与道路平行的平面向左右摇动,则可将转向直拉杆3横置,并借球头销直接带动转向横拉杆6,从而推使两侧梯形臂转动。

  2)与独立悬架配用的转向传动机构

  当转向轮独立悬挂时,每个转向轮都需要相对于车架作独立运动,因而转向桥必须是断开式的。与此相应,转向传动机构中的转向梯形也必须是断开式的。

  3)转向直拉杆

  转向直拉杆的作用是将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂(或转向节臂)。它所受的力既有拉力、也有压力,因此直拉杆都是采用优质特种钢材制造的,以保证工作可靠。直拉杆的典型结构如图11所示。在转向轮偏转或因悬架弹性变形而相对于车架跳动时,转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动,为了不发生运动干涉,上述三者间的连接都采用球销。

  4)转向减振器

随着车速的提高,现代汽车的转向轮有时会产生摆振(转向轮绕主销轴线往复摆动,甚至引起整车车身的振动),这不仅影响汽车的稳定性,而且还影响汽车的舒适性、加剧前轮轮胎的磨损。在转向传动机构中设置转向减振器是克服转向轮摆振的有效措施。转向减振器的一端与车身(或前桥)铰接,另一端与转向直拉杆(或转向器)铰接。

动力转向系统

  使用机械转向装置可以实现汽车转向,当转向轴负荷较大时,仅靠驾驶员的体力作为转向能源则难以顺利转向。动力转向系统就是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。转向加力装置减轻了驾驶员操纵转向盘的作用力。转向能源来自驾驶员的体力和发动机(或电动机),其中发动机(或电动机)占主要部分,通过转向加力装置提供。正常情况下,驾驶员能轻松地控制转向。但在转向加力装置失效时,就回到机械转向系统状态,一般来说还能由驾驶员独立承担汽车转向任务。

  (1) 液压式动力转向系统

其中属于转向加力装置的部件是:转向液压泵、转向油管、转向油罐以及位于整体式转向器内部的转向控制阀及转向动力缸等。当驾驶员转动转向盘时,通过机械转向器使转向横拉杆移动,并带动转向节臂,使转向轮偏转,从而改变汽车的行驶方向。与此同时,转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动,使转向动力缸产生液压作用力,帮助驾驶员转向操作。由于有转向加力装置的作用,驾驶员只需比采用机械转向系统时小得多的转向力矩,就能使转向轮偏转。

  优缺点:能耗较高,尤其时低速转弯的时候,觉得方向比较沉,发动机也比较费力气。又由于液压泵的压力很大,也比较容易损害助力系统。

(2) 电动助力动力转向系统,简称电动式EPS或EPS(Electronic Power Steering system)在机械转向机构的基础上,增加信号传感器、电子控制单元和转向助力机构。

电动助力转向系统发展历史

  在汽车的发展历程中,转向系统经历了四个发展阶段:从最初的机械式转向系统(Manual Steering,简称MS)发展为液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering,简称HPS),然后又出现了电控液压助力转向系统(Electro Hydraulic Power Steering,简称EHPS)和电动助力转向系统(Electric Power Steering,简称EPS)。

  装配机械式转向系统的汽车,在泊车和低速行驶时驾驶员的转向操纵负担过于沉重,为了解决这个问题,美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统。但是,液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性,因此在1983年日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。这种新型的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力,但是结构复杂、造价较高,而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点,是一种介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。到了1988年,日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统;1990年,日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统,从此揭开了电动助力转向在汽车上应用的历史。

    优势优点

  相比传统液压动力转向系统,电动助力转向系统具有以下优点:

  1、只在转向时电机才提供助力,可以显著降低燃油消耗

  传统的液压助力转向系统有发动机带动转向油泵,不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动力。而电动助力转向系统只是在转向时才由电机提供助力,不转向时不消耗能量。因此,电动助力转向系统可以降低车辆的燃油消耗。

  与液压助力转向系统对比试验表明:在不转向时,电动助力转向可以降低燃油消耗2.5%;在转向时,可以降低5.5%。

  2、转向助力大小可以通过软件调整,能够兼顾低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性,回正性能好。

  传统的液压助力转向系统所提供的转向助力大小不能随车速的提高而改变。这样就使得车辆虽然在低速时具有良好的转向轻便性,但是在高速行驶时转向盘太轻,产生转向“发飘”的现象,驾驶员缺少显著的“路感”,降低了高速行驶时的车辆稳定性和驾驶员的安全感。

  电动助力转向系统提供的助力大小可以通过软件方便的调整。在低速时,电动助力转向系统可以提供较大的转向助力,提供车辆的转向轻便性;随着车速的提高,电动助力转向系统提供的转向助力可以逐渐减小,转向时驾驶员所需提供的转向力将逐渐增大,这样驾驶员就感受到明显的“路感”,提高了车辆稳定性。

  电动助力转向系统还可以施加一定的附加回正力矩或阻尼力矩,使得低速时转向盘能够精确的回到中间位置,而且可以抑制高速回正过程中转向盘的振荡和超调,兼顾了车辆高、低速时的回正性能。

  3、结构紧凑,质量轻,生产线装配好,易于维护保养

  电动助力转向系统取消了液压转向油泵、油缸、液压管路、油罐等部件,而且电机及减速机构可以和转向柱、转向器做成一个整体,使得整个转向系统结构紧凑,质量轻,在生产线上的装配性好,节省装配时间,易于维护保养。

  4、通过程序的设置,电动助力转向系统容易与不同车型匹配,可以缩短生产和开发的周期。

  由于电动助力转向系统具有上述多项优点,因此近年来获得了越来越广泛的应用。

电动助力转向系统是在机械式转向系统的基础上,加装了电机及减速机构、转矩转角传感器、车速传感器和ECU电控单元而成。

工作原理

电助力转向系统的工作原理如下:首先,转矩传感器测出驾驶员施加在转向盘上的操纵力矩,车速传感器测出车辆当前的行驶速度,然后将这两个信号传递给ECU;ECU根据内置的控制策略,计算出理想的目标助力力矩,转化为电流指令给电机;然后,电机产生的助力力矩经减速机构放大作用在机械式转向系统上,和驾驶员的操纵力矩一起克服转向阻力矩,实现车辆的转向。

关键技术

  电动助力转向系统的关键技术主要包括硬件和软件两个方面。

  硬件技术主要涉及传感器、电机和ECU。传感器是整个系统的信号源,其精度和可靠性十分重要。电机是整个系统的执行器,电机性能好坏决定了系统的表现。ECU是整个系统的运算中心,因此ECU的性能和可靠性至关重要。

软件技术主要包括控制策略和故障诊断与保护程序两个部分。控制策略用来决定电机的目标电流,并跟踪该电流,使得电机输出相应的助力矩。故障诊断与保护程序用来监控系统的运行,并在必要时发出警报和实施一定的保护措施。

工作过程

  电动助力转向系统(EPS)作为传统液压系统的替代产品已经进入汽车制造领域。与先前的预测相反,EPS不仅适用于小型汽车,而且某些12V中型汽车也适于安装电动系统。EPS系统包含下列组件:转矩传感器,检测转向轮的运动情况和车辆的运动情况;电控单元,根据转矩传感器提供的信号计算助力的大小;电机,根据电控单元输出值生成转动力;减速齿轮,提高电机产生的转动力,并将其传送至转向机构。

  其它车辆系统控制算法输入信息是由汽车CAN总线提供的(例如转向角和汽车速度等等)。电机驱动还需要其它信息,例如电机转子位置(电机传感器提供)和相电流(电流传感器提供)。电机由四个MOSFET控制。由于微控制器无法直接驱动MOSFET的大型栅电容,因此需要采用驱动IC形式的接口。出于安全考虑,完整的电机控制系统必须实施监控。将电机控制系统集成在PCB上,通常包含一个继电器,该继电器可作为主开关使用,在检测出故障的情况下,断开电机与电控单元。

  微控器(μC)必须控制EPS系统的直流有刷电机。微控器根据转矩传感器提供的转向轮所需转矩信息,形成一个电流控制回路。为了提高系统的安全水平,该微控器应有一个板载振荡器,这样即使在外部振荡器出现故障的情况下,亦可确保微控器的性能,同时还应具备片上看门狗。英飞凌公司的XC886集成了所有重要的微控器组件,其它安全特性可通过软件实现,如果必须执行IEC61508等行业安全标准规范,就不得不完成各种诊断和自检任务,因而会增加微控器的工作负荷。目前不同客户采用的转矩传感器与转子位置传感器差别很大。他们采用不同的测量原理,如分解器、电磁共振器、基于传感器的集成巨磁阻(IGMR)。

  功率级的作用是开关电机电流。该功率级具有两个功能:驱动IC控制和保护MOSFET,MOSFET本身又可负责开关电流。MOSFET和分区(例如驱动IC与MOSFET结合在一个器件或多个器件内)由电机功率决定。

  微控器的PWM输出端口提供的驱动电流和电压太低,无法直接与MOSFET栅极实现连接。驱动IC的作用是提供充足的电流,为MOSFET的栅极进行充电和放电,使其在20kHz的条件下正常实现开关,同时保证为高低侧MOSFET提供高栅源电压Vgs,确保获得低导通电阻。如果高侧MOSFET处于开通状态,源极电位就接近电池电平。要想使MOSFET到达标称导通电阻,栅源电压需高于8V。MOSFET完全导通所需的最理想的电压是10V或以上,因此所需的栅极电位就比电池电压高出10V。电荷泵是确保该功能最大程度降低MOSFET功耗(即使低电池电压条件下)的电路。图2说明,英飞凌驱动IC即使在8V电池电压条件下,其低高侧MOSFET的栅源电压也可达到11V。这将确保在低电池电压条件下,获得低功耗和高系统效率。

  电荷泵设计的其它关键特性是可以根据不同PWM模式的要求,实现极低(低至1%)和极高的占空比(高至100%)。驱动IC的另一个重要功能是检测短路情况,避免损坏MOSFET。受影响的MOSFET将关闭,诊断结果提交给微控器。电流水平可实现调节。

  MOSFET通常应用在一个多半桥拓扑结构内,由驱动IC控制。根据ISO7637规定,在12V电网中,电池电压通常可高达16V。在选择MOSFET电压级别时,必须针对二极管恢复过程中所出现的感应瞬变现象提供足够的安全边际(Ls x dl/dt,Ls代表杂散电感,dl/dt代表开关时的电流斜率)。在低dl/dt和低杂散电感的系统中,可使用30V MOSFET,但通常最好使用40V的MOSFET,可提供更高的安全边际。最新的40V MOSFET技术采用D2PAK(TO263)封装在2mm180A条件下,以及采用较小的DPAK(TO252)装封在低于4mm90A的条件,可提供极低的导通电阻,使EPS系统设计具备极高的功率密度和效率。

 

 

四、制动系

  制动系统是汽车上用以使外界(主要是路面)在汽车某些部分(主要是车轮)施加一定的力,从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置。

  制动系统作用是:使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车;使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在坡道上)稳定驻车;使下坡行驶的汽车速度保持稳定。

  对汽车起制动作用的只能是作用在汽车上且方向与汽车行驶方向相反的外力,而这些外力的大小都是随机的、不可控制的,因此汽车上必须装设一系列专门装置以实现上述功能。

功用

  ·为了保证汽车安全行驶,提高汽车的平均行驶车速,以提高运输生产率,在各种汽车上都设有专用制动机构。这样的一系列专门装置即称为制动系。

  ·汽车制动系功用

  1)保证汽车行驶中能按驾驶员要求减速停车

  2)保证车辆可靠停放

类型

  (1)按功用分:行车制动系、驻车制动系、辅助制动系

  1)行车制动系——是由驾驶员用脚来操纵的,故又称脚制动系。它的功用是使正在行驶中的汽车减速或在最短的距离内停车。

  2)驻车制动系——是由驾驶虽用手来操纵的,故又称手制动系。它的功用是使已经停在各种路面上的汽车驻留原地不动

  3)第二制动系——在行车制动系失效的情况下,保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。在许多国家的制动法规中规定,第二制动系也是汽车必须具备的。

  4)辅助制动系——经常在山区行驶的汽车以及某些特殊用途的汽车,为了提高行车的安全性和减轻行车制动系性能的衰退及制动器的磨损,用以在下坡时稳定车速。

  (2)按制动能量传输分:机械式液压式气压式电磁式组合式

  (3)按回路多少分:单回路制动系双回路制动系

  (4)按能源分:人力制动系动力制动系伺服制动系

  1)人力制动系——以驾驶员的肌体作为唯一的制动能源的制动系。

  2)动力制动系——完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的制动系。

  3)伺服制动系——兼用人力和发动机动力进行制动的制动系。

  (1)按制动系统的作用分类

  制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。用以使行驶中的汽车降低速度甚至停车的制动系统称为行车制动系统;用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动系统则称为驻车制动系统;在行车制动系统失效的情况下,保证汽车仍能实现减速或停车的制动系统称为应急制动系统;在行车过程中,辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定,但不能将车辆紧急制停的制动系统称为辅助制动系统。上述各制动系统中,行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。

  (2)按制动操纵能源分类

  制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统;完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的系统称为动力制动系统;兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统称为伺服制动系统或助力制动系统。

  (3)按制动能量的传输方式分类

  制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。

组成

  (1)供能装置:包括供给、调节制动所需能量以及改善传动介质状态的各种部件

  (2)控制装置:产生制动动作和控制制动效果各种部件,如制动踏板

  (3)传动装置:包括将制动能量传输到制动器的各个部件如制动主缸、轮缸

  (4)制动器:产生阻碍车辆运动或运动趋势的部件

  制动系统一般由制动操纵机构和制动器两个主要部分组成。

  (1)制动操纵机构

  产生制动动作、控制制动效果并将制动能量传输到制动器的各个部件,如图中的2、3、4、6,以及制动轮缸和制动管路。

  (2)制动器

  产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力(制动力)的部件。汽车上常用的制动器都是利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩,称为摩擦制动器。它有鼓式制动器和盘式制动器两种结构型式。

原理

  1、一般制动系的基本结构

  ·主要由车轮制动器和液压传动机构组成。

  ·车轮制动器主要由旋转部分、固定部分和调整机构组成,旋转部分是制动鼓;固定部分包括制动蹄和制动底板;调整机构由偏心支承销和调整凸轮组成用于调整蹄鼓间隙。

  ·制动传动机构主要由制动踏板、推杆、制动主缸、制动轮缸和管路组成。

  2、制动工作原理

  制动系统的一般工作原理是,利用与车身(或车架)相连的非旋转元件和与车轮(或传动轴)相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。

  1)制动系不工作时

  ·蹄鼓间有间隙,车轮和制动鼓可自由旋转

  2)制动时

  ·要汽车减速,脚踏下制动器踏板通过推杆和主缸活塞,使主缸油液在一定压力下流入轮缸,并通过两轮缸活塞推使制动蹄绕支承销转动,上端向两边分开而以其摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。不转的制动蹄对旋转制动鼓产生摩擦力矩,从而产生制动力

  3)解除制动

  ·当放开制动踏板时回位弹簧即将制动蹄拉回原位,制动力消失。

  3、制动主缸的结构及工作过程

  ·制动主缸的作用是将自外界输入的机械能转换成液压能,从而液压能通过管路再输给制动轮缸

  ·制动主缸分单腔和双腔式两种,分别用于单、双回路液压制动系。

  (1)单腔式制动主缸

  1)制动系不工作时

  ·不制动时,主缸活塞位于补偿孔、回油孔之间

  2)制动时

  ·活塞左移,油压升高,进而车轮制动

  3)解除制动

  ·撤除踏板力,回位弹簧作用,活塞回位,油液回流,制动解除

  (2)双腔式制动主缸

  1)结构(如一汽奥迪100型轿车双回路液压制动系统中的串联式双腔制动主缸)

  ·主缸有两腔

  ·第一腔与右前、左后制动器相连;第二腔与左前、右后制动器相通

  ·每套管路和工作腔又分别通过补偿孔和回油孔与储油罐相通。第二活塞由右端弹簧保持在正确的初始位置,使补偿孔和进油孔与缸内相通。第一活塞在左端弹簧作用下,压靠在套上,使其处于补偿孔和回油孔之间的位置。

  2)工作原理

  ·制动时,第一活塞左移,油压升高,克服弹力将制动液送入右前左后制动回路;同时又推动第二活塞,使第二腔液压升高,进而两轮制动

  ·解除制动时,活塞在弹簧作用下回位,液压油自轮缸和管路中流回制动主缸。如活塞回位迅速,工作腔内容积也迅速扩大,使油压迅速降低。储液罐里的油液可经进油孔和活塞上面的小孔推开密封圈流入工作腔。当活塞完全回位时,补偿孔打开,工作腔内多余的油由补偿孔流回储液罐。若液压系统由于漏油,以及由于温度变化引起主缸工作腔、管路、轮缸中油液的膨胀或收缩,都可以通过补偿孔进行调节。

  4、制动轮缸的结构及工作过程

  ·制动轮缸的功用:是将液力转变为机械推力。有单活塞和双活塞两种。

  1)结构

  ·奥迪100的双活塞式轮缸体内有两活塞,两皮碗,弹簧使皮碗、活塞、制动蹄紧密接触。

  2)工作过程

  ·制动时,液压油进入两活塞间油腔,进而推动制动蹄张开,实现制动。

  ·轮缸缸体上有放气螺栓,以保证制动灵敏可靠。

要求

  ·为了保证汽车行使安全,发挥高速行使的能力,制动系必须满足下列要求

  1、制动效能好。评价汽车制动效能的指标有:制动距离、制动减速度、制动时间

  2、操纵轻便,制动时的方向稳定性好。制动时,前后车轮制动力分配合理,左右车轮上的制动力应基本相等,以免汽车制动时发生跑偏和侧滑。

  3、制动平顺性好。制动时应柔和、平稳;解除时应迅速、彻底。

  4、散热性好,调整方便。这要求制动蹄摩擦片抗高温能力强,潮湿后恢复能力快,磨损后间隙能够调整,并能够防尘、防油。

  5、带挂车时,能使挂车先于主车产生制动,后于主车解除制动;挂车自行脱挂时能自行进行制动。

维修与保养

  1.保证车辆制动性能良好

  制动性能良好的汽车,要求在任何速度下行驶时,通过制动措施,能在很短的时间和距离内,及时迅速地降低车速或停车。良好的制动效能对于提高汽车平均速度和保证行车安全有着重要作用。提高制动效能的主要措施有:

  (1)缩短制动距离:

  制动器在使用过程中,由于制动蹄摩擦片和制动鼓的磨损,制动器间隙将逐渐变大。制动系反应时间增加,将引起制动迟缓及制动力不足,使制动距离延长,制动效能降低。

  制动时,制动器产生的摩擦力大小,在很大程度上还取决于制动蹄片与制动鼓接触面积的多少,接触面积增加,制动力增长时间快,制动效能就提高,制动距离也就相应缩短。在正常情况下,当产生较大摩擦力时,制动蹄片与制动鼓的接触面积应达到80%以上。使用中,由于制动器的磨损而使间隙增大后,必须进行检查调整。

  (2)防止制动跑偏:

  制动时,汽车自动偏离原行驶方向,这种现象叫制动跑偏。一旦制动跑偏很容易造成撞车、下路掉沟甚至翻车等严重事故。为提高制动的稳定性,保证行车安全,在紧急制动时,不允许汽车有明显的跑偏现象。

  制动跑偏的原因,主要是前轮左右车轮制动力不等,制动时就形成绕重心的旋转力矩,使汽车有发生转动的趋势,因而易出现制动跑偏现象。为了避免跑偏,在使用中,应注意使左右车轮制动器间隙、制动蹄回位弹簧拉力应保持一致。

  在更换摩擦片时,应选用同一型号和批次产品,加工精度和接触面应符合要求。并防止摩擦片出现硬化层,沾有油污,制动鼓失圆或有沟槽等。

  2.怎样防止汽车侧滑

  (1)制动时汽车的侧滑:汽车在行驶中,常因制动、转向或其它原因,引起汽车偏离原定的行驶方向,造成侧向滑移,甚至翻车。特别在紧急制动或急转向时,汽车侧滑、翻车更为严重。

  汽车制动时侧滑,常出现前轮侧滑和后轮侧滑两种现象。若前轮先抱死,就容易前轮侧滑,偏离行驶方向,同时失去操纵性,但由于侧滑后能有自动恢复直线行驶的趋势,偏离行驶方向角度较小,汽车处于稳定状态。若后轮先抱死,就容易引起后轮侧滑,侧滑后能自动增大偏离行驶方向的角度,加速侧滑的趋势,汽车处于不稳定状态。制动侧滑是很危险的,特别是后轮侧滑,容易引起翻车伤人。

  ①在使用中,应尽量避免侧滑现象。保持制动器技术状况良好,使前后轮均有可靠的制动效能。

  ②在路状复杂、视线不良的路段,应控制车速,以减少紧急制动,避免引起侧滑甚至翻车事故,特别在泥泞、雨天的渣油路面行驶时,更需加倍小心驾驶。但由于负载和附着情况变化的影响,很难避免汽车侧滑。当汽车后轮出现侧滑时,应及时朝后轮侧滑的一边方向适当转动方向盘,以消除离心力的影响,侧滑即可停止。

  ③现代汽车制动系中,有的加设一种防抱死装置,制动时,将滑动率控制在10%-30%的范围内,能得到最大的附着系数,使车轮处于半抱死半滚动状态,充分利用附着力,获得理想的制动效果。试验证明,装有自动防抱死装置的汽车,在制动时,不仅有良好的防侧滑能力和转向性能,同时缩短了制动距离,减少了轮胎磨损,有利于行车安全。

  (2)转向时汽车的侧滑:

  汽车在转向时,侧滑现象时有发生,一般常把汽车抵抗侧滑和翻车的能力,称为转向稳定性。为提高汽车的转向稳定性,必须懂得汽车转向时影响侧滑和翻的因素,以及相互之间的关系。从而根据行驶条件,采取有效措施,保证行车安全。

  当汽车转向时,汽车有向外甩的力叫离心力。它的大小与汽车重量、转向时车速、转向半径等因素有关。汽车在平路上转向时,引起侧滑的主要是离心力,如离心力达到附着力时,车轮即开始向外滑动。所以侧滑的条件是:离心力等于附着力。

  汽车转向时的侧滑和翻车主要是由离心力引起的。因此,在转向时尽量减小离心力是保证行车安全的首要因素。在转向时,必须根据道路情况,及时降低车速,用低速档通过。同时,转动方向盘不能过猛,因为转向轮的回转角度加大,就增加了侧滑和翻车的可能性。特别是急转弯路、视线不良、路面潮湿和重车的情况下,更要谨慎驾驶,以防发生事故。

  在急转弯时,应提前降低车速,单纯的依靠制动,用边降速边转向的办法是很危险的,因为在这种情况下除了离心力外还有制动力,两者的合力就容易达到附着力,因而引起侧滑。

另外,要合理装载,既要掌握装载高度,又要装载平稳、均匀,捆扎牢固,避免偏于一侧。因为汽车装载越高其重心也高,在附着系数较大的道路或凹凸不平的道路上转向时,翻车的可能性就会增加。

刹车系统

  汽车因为车轮的转动才能够在道路上行驶,当汽车要停下来时,怎么办呢?驾驶者不可能像动画片中一样的把脚伸到地面去阻止汽车前进,这时候就得依靠车上的刹车装置,来使汽车的速度降低以及停止了。

  刹车装置藉由刹车片和轮鼓或碟盘之间产生摩擦,并在摩擦的过程中将汽车行驶时的动能转变成热能消耗掉。常见的刹车装置有“鼓式刹车”和“盘式刹车”二种型式,它们的基本特色如下:

  一、鼓式刹车:

  在车轮毂里面装设二个半圆型的刹车片,利用“杠杆原理”推动刹车片使刹车片与轮鼓内面接触而发生摩擦。

  二、盘式刹车:

  以刹车卡钳控制两片刹车片去夹住轮子上的刹车碟盘。在刹车片夹住碟盘时,其二者间会产生摩擦。

  汽车在湿滑或结冰的低摩擦路面上行驶时,如果发生过度刹车的情况,则车轮会被刹车装置锁死而失去抓地力,导致车辆失去控制方向的能力。为了使车辆在这种危险的路面上能够有效控制前进的方向,于是研发出ABS“防抱死刹车系统”。

  性能越来越强的ABS“防抱死刹车系统”,在游刃有余之际还可以让TCS-Traction Control System“循迹控制系统”和VSC-Vehicle Stability Control“车辆稳定控制系统”(等同于ESP)来控制车辆在行驶时的循迹性能,以及控制车辆在过弯时的稳定性能。

  鼓式刹车应用在汽车上面已经近一世纪的历史了,但是由于它的可靠性以及强大的制动力,使得鼓式刹车现今仍配置在许多车型上 (多使用于后轮)。鼓式刹车是藉由液压将装置于刹车鼓内之刹车片往外推,使刹车片与随着车轮转动的刹车鼓之内面发生摩擦,而产生刹车的效果。

  鼓式刹车的刹车鼓内面就是刹车装置产生刹车力矩的位置。在获得相同刹车力矩的情况下,鼓式刹车装置的刹车鼓的直径可以比盘式刹车的刹车盘还要小上许多。因此载重用的大型车辆为获取强大的制动力,只能够在轮圈的有限空间之中装置鼓式刹车。

  鼓式刹车的作用方式:

  简单的说,鼓式刹车就是利用刹车鼓内静止的刹车片,去摩擦随着车轮转动的刹车鼓,以产生摩擦力使车轮转动速度降低的刹车装置。

  在踩下刹车踏板时,脚的施力会使刹车总泵内的活塞将刹车油往前推去并在油路中产生压力。压力经由刹车油传送到每个车轮的刹车分泵活塞,刹车分泵的活塞再推动刹车片向外,使刹车片与刹车鼓的内面发生摩擦,并产生足够的摩擦力去降低车轮的转速,以达到刹车的目的。

  鼓式刹车之优点:

  1.有自动刹紧的作用,使刹车系统可以使用较低的油压,或是使用直径比刹车碟小很多的刹车鼓。

  2.手刹车机构的安装容易。有些后轮装置盘式刹车的车型,会在刹车盘中心部位安装鼓式刹车的手刹车机构。

  3.零件的加工与组成较为简单,而有较为低廉的制造成本。

  鼓式刹车的缺点:

  1.鼓式刹车的刹车鼓在受热后直径会增大,而造成踩下刹车踏板的行程加大,容易发生刹车反应不如预期的情况。因此在驾驶采用鼓式刹车的车辆时,要尽量避免连续刹车造成刹车片因高温而产生热衰退现象。

  2.刹车系统反应较慢,刹车的踩踏力道较不易控制,不利于做高频率的刹车动作。

  3.构造复杂零件多,刹车间隙须做调整,使得维修不易。

  由于车辆的性能与行驶速度与日遽增,为增加车辆在高速行驶时刹车的稳定性,盘式刹车已成为当前刹车系统的主流。由于盘式刹车的刹车盘暴露在空气中,使得盘式刹车有优良的散热性,当车辆在高速状态做急刹车或在短时间内多次刹车,刹车的性能较不易衰退,可以让车辆获得较佳的刹车效果,以增进车辆的安全性。

  并且由于盘式刹车的反应快速,有能力做高频率的刹车动作,因此许多车款采用盘式刹车与ABS系统以及VSC、TCS等系统搭配,以满足此类系统需要快速做动的需求。

  盘式刹车的作用方式:

  顾名思义,盘式刹车以静止的刹车盘片,夹住随着轮胎转动的刹车碟盘以产生摩擦力,使车轮转动速度将低的刹车装置。

  当踩下刹车踏板时,刹车总泵内的活塞会被推动,而在刹车油路中建立压力。压力经由刹车油传送到刹车卡钳上之刹车分泵的活塞,刹车分泵的活塞在受到压力后,会向外移动并推动刹车片去夹紧刹车盘,使得刹车片与刹车盘发生摩擦,以降低车轮转速,好让汽车减速或是停止。

  盘式刹车的优点:

  1.盘式刹车散热性较鼓式刹车佳,在连续踩踏刹车时比较不会造成刹车衰退而使刹车失灵的现象。

  2.刹车盘在受热之后尺寸的改变并不使踩刹车踏板的行程增加。

  3.盘式刹车系统的反应快速,可做高频率的刹车动作,因而较为符合ABS系统的需求。

  4.盘式刹车没有鼓式刹车的自动煞紧作用,因此左右车轮的刹车力量比较平均。

  5.因刹车盘的排水性较佳,可以降低因为水或泥沙造成刹车不良的情形。

  6.与鼓式刹车相比较下,盘式刹车的构造简单,且容易维修。

  盘式刹车的缺点:

  1.因为没有鼓式刹车的自动煞紧作用,使盘式刹车的刹车力较鼓式刹车为低。

  2.盘式刹车的刹车片与刹车盘之间的摩擦面积较鼓式刹车的小,使刹车的力量也比较小。

  3.为改善上述盘式刹车的缺点,因此需较大的踩踏力量或是油压。因而必须使用直径较大的刹车盘,或是提高刹车系统的油压,以提高刹车的力量。

  4. 手刹车装置不易安装,有些后轮使用盘式刹车的车型为此而加设一组鼓式刹车的手刹车机构。

  5.刹车片之磨损较大,致更换频率可能较高。

防抱死制动系统(ABS)

防抱死制动系统ABS全称是Anti-lock Brake System,即ABS,可安装在任何带液压刹车的汽车上。它是利用阀体内的一个橡胶气囊,在踩下刹车时,给予刹车油压力,充斥到ABS的阀体中,此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回,使车轮避过锁死点。当车轮即将到达下一个锁死点时,刹车油的压力使得气囊重复作用,如此在一秒钟内可作用60~120次,相当于不停地刹车、放松,即相似于机械的“点刹’。因此,ABS防抑死系统,能避免在紧急刹车时方向失控及车轮侧滑,使车轮在刹车时不被锁死,不让轮胎在一个点上与地面摩擦,从而加大摩擦力,使刹车效率达到90%以上,同时还能减少刹车消耗,延长刹车轮鼓、碟片和轮胎两倍的使用寿命。装有ABS的车辆在干柏油路、雨天、雪天等路面防滑性能分别达到80%—90%、30%—10%、15%—20%。

制动距离

制动距离(StoppingDistance,mm):制动距离是衡量一款车的制动性能的关键性参数之一,它的意思就人们在车辆处于某一时速的情况下,从开始制动到汽车完全静止时,车辆所开过的路程。是汽车在一定的初速度下,从驾驶员急踩制动踏板开始,到汽车完全停住为止所驶过的距离。包括反应距离和制动距离两个部分。制动距离越小,汽车的制动性能就越好。由于它比较直观,因此成为广泛采用的评价制动效能的指标。正确掌握汽车制动距离对保障行车安全起着十分重要的作用。

  按国家标准进行了测试。蒙迪欧就有不错的测试结果:50千米/小时至0的制动距离12.4米,比国家标准短6.6米。在实际驾驶中,这几米也许就是生死门。

  汽车在行驶中,当驾驶员发现紧急情况直至踩下制动踏板发生制动作用之前的这段时间称为反应时间,反应时间内车辆行驶的距离称为反应距离。此距离的长短,取决于行驶速度和反应时间,行驶速度越高或反应时间越长,反应距离就越长。反应时间又与驾驶员的灵敏程度、技术熟练状况有直接关系。通常的反应时间为0.75至1秒,假如车速为30公里/小时,反应时间为一秒,反应距离则为8.33米

  制动距离是指驾驶员踩下制动踏板产生作用至汽车完全停止时,轮胎在路面上出现明显的拖印的距离。制动距离的长短与行驶的速度、制动力、附着系数有关。行驶速度越高,制动距离越长,行驶速度与制动距离的平方成正比。制动力是指驾驶员踩下制动踏板后,阻碍并促使车轮停止转动的力。制动力的大小,除与踩下制动踏板的行程有关外,还取决于车轮与地面的附着系数,道路越光滑(如结冰路面),附着系数越小,制动距离越长。实验证明,机动车以同样的速度,在不同的道路上行驶,制动距离是不一样的。如以30公里/小时的速度行驶在柏油路面上的制动距离为5.9米,在浮雪路面上的制动距离为17.7米,在结冰路面上的制动距离为35.4米

  各国的制动法规,都规定了各种车型在规定初速下的制动距离。超过这个距离的车辆,就是不合格车辆,不能在道路上行驶.交通管理部门在进行车辆检验时,最重要的指标之一就是制动距离。我国对汽车(空载时)制动距离的要求是:

  不超过九座的载客汽车初速度50Km/h时,不超过19m

  其它总质量不超过4.5t的汽车初速度50Km/h是时,不超过21m

  其它汽车,汽车列车初速度30Km/h时,不超过9m

  制动距离应由专业人员使用专门仪器进行测量.过去那种踩刹车,拖轮胎印的办法,既不科学,又不准确。制动距离达不到要求时,应及时对制动系统进行检修,以防事故发生。

  制动距离的长短是判断这部车子制动系统工作是否正常的重要因素。一般来说,车子越重,惯性也就越大,它所配备的制动系统也要更为强劲一些,当然由于一些超级跑车的动力异常澎湃,所以制动系统也是一流的。家用轿车从100公里的时速到静止,时间一般在3秒左右,但是距离却长达40米。经过测试得知,市场上销售的汽车中,宝马530i的制动距离最为突出,达到了37.8米。而有些轿车从100公里/小时-0竟需46米,虽然符合国家的安全标准,但是不要小看这8米多的差距,在危急时刻,一部制动距离出色的汽车可以挽救你的财产乃至生命。

  影响制动距离的因素有很多,比如制动盘(毂)、蹄片、轮胎花纹、制动液的消耗程度、频繁制动引起的制动热衰减、车子的载重情况等等。制动盘(毂)是有使用寿命的,当它们磨损到一定程度时必须更换,一般城市行车中的正常使用,它们的寿命大约是5万公里,制动蹄片的寿命在3万公里左右,但是具体情况还要看车主的使用情况,最好是每1万公里检查一次。

  轮胎对于制动距离的影响是相当大的,现在的每条轮胎上,都有一个磨损标记,当露出这个标记时,必须更换,此外,轮胎的寿命只有3年,即使是新轮胎,放置3年后,也必须换掉。

  在盘山公路上行车时,不能挂空挡溜车频繁制动,必须挂低档滑行,利用发动机的牵引力辅助制动,否则会使制动盘片过热导致制动失效,京昌高速公路尾段海拔下降很快,很多大车为了省油采取空档溜车并频繁制动,最后制动失效而翻入山谷,“死亡谷”就是因此而得名。再就是切记不能熄火滑行,缺少了发动机的真空助力,制动系统就等于“残废”。

  许多有车族们都喜欢在周末开车郊游,在这之前,为了保证长距离的行车安全,一定要将自己的爱车彻底检查一遍,尤其是制动系统的工作状况。很多年轻的朋友选择了租车郊游,租赁公司的车的情况不是您所了解的,彻底的全车检查更有必要,不然到了郊外车子出了问题,找不到修理厂还是次要的,关键是花了钱却没有得到享受呀。

刚买了新车的朋友也不是什么事都没有,新车的前1000公里很关键,制动系统也是需要磨合的,最好不要有紧急制动的情况发生。为了磨合顺利,踩制动前要先将离合器踩下,但这只是非常时期的权宜之计,过了1000公里之后,为了延长离合器的寿命,还是要“先刹后离”。