全轮驱动时代 AWD轿车的发展及构造
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四轮独立驱动电动汽车工作原理嗨,朋友!今天咱们来唠唠四轮独立驱动电动汽车这个超酷的家伙的工作原理吧。
咱先来说说啥是四轮独立驱动。
简单来讲呢,就是汽车的四个轮子,每个轮子都有自己独立的动力来源,就像四个小伙伴各自带着小马达一样。
这种设计和传统汽车那种靠一个发动机然后通过复杂的传动系统来带动四个轮子的方式可不一样哦。
那这四个独立的动力是怎么来的呢?这就涉及到电机啦。
每个轮子旁边都装着一个电机,这个电机就像是轮子的专属小助手。
当你踩下加速踏板的时候,电信号就会告诉这些电机开始工作。
比如说,你想让车缓缓起步,电信号就会温柔地对电机说:“小电机,咱慢慢转起来吧。
”然后电机就开始慢悠悠地转动起来,带动着轮子开始滚动。
这些电机可聪明着呢。
它们能根据不同的路况和驾驶需求来调整自己的工作状态。
要是车在平坦的马路上直线行驶,四个电机就会协调一致,就像四个小伙伴手拉手一起向前走一样。
它们的转速基本保持相同,这样车就能稳稳地向前开啦。
但是,如果遇到了特殊情况,那可就显示出四轮独立驱动的厉害之处喽。
比如说,车要转弯的时候。
在传统汽车里,转弯的时候外侧轮子和内侧轮子走过的路程不一样,就需要差速器来帮忙调节。
可是在四轮独立驱动电动汽车里,外侧轮子的电机就会自动加快转速,内侧轮子的电机呢就会适当减慢转速。
就好像外侧的小伙伴说:“我得走快点,这样才能顺利转弯。
”内侧的小伙伴说:“那我就慢一点,配合你。
”这样车就能很顺畅地转弯啦,而且还比传统汽车转弯更精准呢。
再说说在不好的路况下吧。
如果车行驶在泥泞的路上,有一个轮子陷进去了。
在传统汽车里,可能就会有点麻烦,因为动力是通过传动系统分配的,陷进去的轮子可能会空转,白白消耗动力。
但是四轮独立驱动电动汽车就不一样啦。
其他三个轮子的电机可以正常工作,加大动力,把车从泥泞里拉出来。
就像三个小伙伴齐心协力,对陷进去的小伙伴说:“别怕,我们拉你出来。
”还有哦,在爬坡的时候。
四个电机可以一起发力,根据坡度的大小调整各自的动力输出。
普通差速器由⾏星齿轮、⾏星轮架(差速器壳)、半轴齿轮等组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。
三维效果当转弯时,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,使内侧半轴转速减慢,外侧半轴转速加快,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。
差速器原理图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: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。
现代汽车驱动控制系统的新技术盘点肖九梅【期刊名称】《办公自动化(办公设备与耗材)》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】6页(P14-19)【作者】肖九梅【作者单位】【正文语种】中文如今汽车底盘控制技术正向电子化、信息化、网络化、集成化方向发展,现代汽车越来越多的新技术被应用于驱动控制系统中。
这些新的底盘驱动控制技术在汽车的安全性、动力性、操作稳定性等方面起着重要的作用。
它包括四轮驱动系统(4WD)、加速防滑控制系统、限滑差速器及锁定系统、动态稳定辅助控制系统和动态稳定牵引控制等等。
现代汽车驱动控制系统新技术的研发,都会带动汽车底盘控制技术向更高层次的发展。
所谓4轮驱动系统,又称全轮驱动系统,是指汽车前后轮都有动力。
可按行驶路面状态不同而将发动机输出扭矩按不同比例分布在前后所有的轮子上,以提高汽车的行驶能力。
一般用4×4或4WD来表示,如果一辆车上标有上述字样,那就表示该车辆拥有4轮驱动的功能。
一般的越野车,变速器后面装有手动分力器,前后车轴各装一个称为驱动桥的部件。
变速器输出的扭矩通过分力器和传动轴,分别传递到前后车轴上的驱动桥,再通过驱动桥将扭矩传递到轮子上。
而在轿车上,由于轿车的车架结构与越野车的车架结构有所不同,作用目的也有差异,所以轿车上的四轮驱动装置是常啮合式,增加了粘性偶合器,省去了手动分力器,自动将扭矩按需分配给前后轮子。
现代轿车的马力都比较大,加速时重心后移,造成前轴轻飘。
这对于前轮驱动的轿车来讲,即使在良好的路面上车也会打滑,四轮驱动可以防止这种现象发生。
所以,轿车应用四轮驱动,主要作用是提高车辆的加速性能。
目前四轮驱动的车辆,发动机以前置或者中置为主。
前置发动机的车辆重量分配到前后轴上大致相同,两轴的驱动力矩大约是45∶55到40∶60,中置发动机的车辆,全车重量在前后轴上的分布大约是40∶60,两轴的驱动力矩大约是35∶65到30∶70。
这两类车辆前后轴之间有差速器和粘性耦合器,哪一个轴的轮子打滑,可以通过耦合器的粘性液体把它的部分驱动扭矩传送到不打滑的车轮上。
浅谈本田SH-AWD系统摘要:本文阐述SH-AWD的结构原理应用,以及发展和未来展望。
SH-AWD可以使前、后桥扭矩在30:70-70:30之间调节,同时还可以使后轮扭矩在100:0-0:100之间无级调节。
该系统根据路面状况和行驶状态将发动机的动力在四个车轮之间进行自由分配,从而实现卓越的行驶稳定性能以及转弯的流畅性。
关键词:四轮驱动;变扭矩;驱动力分配;发展趋势1 SH-AWD系统历史回顾本田从1991年研制成功的直接横摆控制系统(DYC)到1996年问世的ATTS,再到后来的SH-AWD系统,从低级到高级,从不成熟到成熟,历经十几年的艰辛路程。
第一代——ATTS1991年,本田汽车公司成功研制了DYC(Direct Yaw Control)直接横摆控制系统,这套系统空前地放弃了开放式差速器,只是用多片离合器来控制扭矩的输出和分配。
由于跟三菱的专利竞争问题,直到1996年,DYC系统才正式运用到了本田Prelude(序曲)车型上,并取名为ATTS(Active Torque Transfer System),与之前的DYC系统相同,ATTS系统也没有常规开放式差速器,只是用左、右两套多片离合器来分配动力。
第二代——VTM-42003年2月推出的第一代MDX搭载了名为VTM-4(Variable Torque Management AWD System)的四驱系统,同样没有常规开放式差速器。
与早期的DYC系统不同的是,DYC使用液压系统控制多片离合器的,而VTM-4则是用电磁系统控制离合器的,取消了液压系统使结构更为简单,成本更低。
但是电磁离合器也有严重的不足,就是这种电气控制是伺服系统的一种,动作不能做到线性,驱动轮的动力分配比较剧烈。
第三代——SH-AWD在之后的第二代MDX车型和RL车型,就搭载了更为优化的系统——SH-AWD(Super handling All Wheel Drive)四轮驱动力自由控制系统。
23款汉兰达燃油版四驱工作原理(一)汉兰达燃油版四驱工作原理解析一、引言汉兰达是丰田旗下一款备受消费者喜爱的SUV车型。
其中,“燃油版四驱工作”是指汉兰达的四驱系统,它是如何实现的呢?本文将从浅入深,逐步解释汉兰达燃油版四驱工作的相关原理。
二、四驱系统介绍汉兰达燃油版采用的四驱系统称为AWD(全轮驱动),它能够提供更好的牵引力和操控性能。
AWD系统在车辆行驶过程中,能够智能地分配动力至前后轮,以实现更好的驱动性能和稳定性。
三、传统四驱与AWD之间的区别1.传统四驱系统:–传统的四驱系统通常采用机械方式来分配动力。
在正常行驶时,动力主要分配给前轮,而当车辆遇到低附着力情况(例如泥泞路面、雪地等)时,驱动力才会转移到后轮上。
–传统四驱系统通常需要手动或自动操作,驾驶员需要根据路况选择合适的四驱模式。
2.AWD四驱系统:–AWD系统利用感应器和控制单元来监测车辆的动态参数,从而智能地分配驱动力。
–汉兰达燃油版四驱系统中的AWD能够根据不同路况和驾驶需求,自动调整前后轮间的动力分配比例。
–AWD系统能够迅速响应路况变化,为驾驶员提供更好的操控体验和安全性能。
四、AWD四驱系统的工作原理1.动力分配:–AWD系统中,各驱动轮都配备有独立的驱动力分配机构,以便调节每个轮胎的扭矩输出。
–通常情况下,AWD系统将动力主要分配给前轮,以保证车辆的稳定性和燃油经济性。
2.路况感应:–AWD系统通过感应车轮旋转速度、转向角度、侧倾角、横向加速度等参数,实时了解车辆在不同路况下的状况。
–利用传感器采集到的数据,AWD系统能够分析路况的艰难程度,以便智能地调整驱动力分配。
3.动力调节:–基于对路况的实时分析,AWD系统可以调整前后轮间的驱动力分配比例,以确保最佳的牵引力和操控性能。
–当车辆遭遇低附着力路面时,AWD系统会迅速将动力传递至具备更好牵引性的轮胎,以提高车辆的通过性。
五、总结汉兰达燃油版四驱工作原理是基于AWD系统的智能驱动力分配方式,能够根据不同的路况和驾驶需求,自动调整前后轮间的动力分配比例。
全轮驱动时代AWD轿车的发展及构造(图) 2005年04月07日 18:08 汽车之友ESC、TCS通过控制发动机动力输出和制动系统来保证平稳驾驶,以损失动力作为安全保证以防止超越物理极限;AWD控制并调整每个车轮的扭矩输出,在不干涉发动机动力输出的情况下提高了物理极限,保证你全天候的驾驶乐趣奥迪Quattro AWD诞生于1980年,当年奥迪的设计师声称:“早晚有一天,AWD 会像今天4轮盘式刹车一样流行。
”果不其然,今天奥迪用AWD武装了它的每一款车型,而各大厂商也在纷纷加入AWD行列。
车辆的驱动型式有FWD (Front-Wheel Drive)、RWD( Rear-Wheel Drive)、4WD(Four-Wheel Drive)和AWD(All-Wheel Drive)。
我们先来看看这几种驱动型式。
前轮驱动(FWD):今天占轿车产品的70%的经济型及中级轿车都采用了前轮驱动。
就像名字所暗示的,只有前轮传递动力。
安装在前部的发动机将动力直接传输到前轮,提高了牵引效率,60%~70%的重量集中在轿车前部,提供了更好的冰雪稳定性,但前轮要承受75%的制动,而且在急加速时车身重心后移,就会造成加速延迟,在操控上也存在着转向过度和后轮打滑现象。
后轮驱动(RWD):豪华轿车通常采用后驱,重量分配接近于50∶50,提供了更平稳的驾驶。
RWD与FWD驱动情况正相反,操控性能有所提高。
当加速时车身重心向后转移,这正是你所希望的,因为后轮主管牵引力,前轮主管汽车方向。
你还可以在弯道加速。
这并不是说RWD在结构上就好,它也存在缺陷,如从前到后的传动轴(使车内地板从前到后隆起),还有一个很大的差速器在后部,增加了重量和成本,它同样不适应全天候驾驶。
以上两种车型都是只使用了两个车轮传递动力,为什么不同时使用另两个车轮?四轮驱动就是使用了4个车轮传递动力,它又分为4WD和AWD两种形式。
4WD是为了增加牵引力,在不顺利的道路条件下或是追求极限性能驾驶,是专为越野设计的。
而AWD主要是为了减少轮胎的滑动和提供更好的操控性能。
AWD通常不需要司机来操作接合系统,没有低速范围,按照需求自动分配前后轮扭矩。
AWD通常是一种公路驾驶系统,提高公路驾驶性和全天候性,而不是越野性。
AWD可以全时段实现最佳操控。
相对于RWD和FWD,AWD对每个驱动轮分配了更少的牵引力,所以会更少发生牵引力大于轮胎和地面的摩擦力的情况,也就是说,驱动轮更少打滑。
显然四轮驱动会带来更高水平的牵引和操控,因为牵引力是被4个车轮而不是2个车轮分享。
它能够跨越更高的弯道极限,特别是在粗糙、湿滑路面,所以从1980年奥迪使用AWD开始就主要用于WRC赛车。
恒时AWD轿车会产生中性的转向倾向,这要得益于4个车轮共享牵引力。
事实上,还与重量分布相关,而通常恒时AWD轿车前后的重量分布是50∶50,所以很难出现转向过度。
AWD轿车有些是恒时四驱,而有些平时是前轮或后轮驱动,只有在车轮打滑时才变为四驱。
今天竞争的压力已使更多的汽车厂商制造了不同级别的AWD轿车。
那么AWD 是最好的驱动方式吗?并不准确,因为它增加了重量和复杂性及增加了成本,AWD会比2WD多消耗燃油,一般AWD系统会比2WD重50~100kg,即使是一般品牌售价也要增加2000美元,但AWD在驾驶性能上的提高是不可否认的,像保时捷AWD从0到100km/h的加速时间是3.7s,而两轮驱动只能达到4~5s。
下面我们来看看AWD的发展历程。
AWD的童年——成长的年代当人们谈到AWD时,多数人首先想到的是奥迪,事实上早在1966年,英国的Jensen公司作为一家很小的运动车制造商就在Jensen FF上第一个使用了AWD系统。
Jensen FF在中间和后差速器使用了粘性耦合器LSD差速器,直到今天这一系统还很流行。
Jensen FF良好的操控性震惊了人们,但是由于价格很贵并没有大量生产,到1972年不得不停止了生产。
奥迪是第一个成功大批量生产AWD轿车的制造商。
在1980年3月的日内瓦车展上奥迪揭开了Quattro的面纱,奥迪80 AWD轿车上市了。
它的设计师声称:“早晚有一天,AWD会像今天4轮盘式刹车一样流行”。
AWD第一代使用了手控限滑差速器,尔后使用了Torsen LSD差速器。
奥迪在赛车场上一个接着一个的胜利,在80、81、82连续3年获得WRC冠军。
不仅是在赛场上,在民用车市场上也开启了一种新观念,良好的牵引力、更多的安全和更多的驾驶乐趣使恒时4驱确定了它的地位,自此AWD轿车开始在世界流行。
今天奥迪用AWD装备了它的每一款车型。
AWD的鼎盛时代83—93年奥迪Quattro在WRC的成功使众多公司纷纷加入AWD行列。
从83年到85年就有标致205 T16、蓝旗亚Delta S4、福特RS200、罗孚Metro 6R4等车型加入AWD行列,这也是赛车运动推动汽车技术发展的一个典型例子。
随着1986年赛车规则的改变则有更多的车型加入了AWD行列,如福特Escort RS、丰田Celica GT4、三菱LancerGSR和斯巴鲁翼豹WRX等。
此时,奥迪则把AWD推广到了全车系,目的是要提高湿滑/冰雪路面的安全操控性而不是鼓励高速通过弯道等极限路段。
其他厂家如宝马、福特、标致、斯巴鲁等也都相应推出了民用产品。
AWD的消沉期1994—1999年自1994年开始越来越多的厂商停止了AWD车型的开发,这主要是由于当时车辆牵引力和平衡稳定控制系统的出现,因为他们同样体现了湿滑/冰雪路面的安全操控性,而ABS电子系统更是以价格低、重量轻、燃油消耗低取胜。
事实上AWD的良好操控性能还是不能够被替代的,但由于过高的造价使AWD在许多车上消失了。
到了1998年,宝马、PSA、欧宝、雷诺、马自达等都停止了生产AWD车型,只剩下了奥迪/大众、斯巴鲁等主要生产AWD轿车。
2000年AWD的复苏,AWD的黄金时代来临了随着SUV和RV的盛行,AWD又开始变得流行。
如今在美国销售的SUV有近一半使用的是4WD,而在日本几乎所有新型SUV都有4WD车型。
这股潮流也带动了轿车向AWD 发展。
在2000年宝马又开发了3系AWD轿车以抗击奥迪AWD。
奥迪A8曾经是这一级别唯一采用AWD的轿车,而今天大众辉腾也加入了其中。
在美国,2004年销售的轿车中全轮驱动所占比例已经从1999年的12%上升到2004年的23%,这一数据还在不断上升。
新上市的产品有无限G35、绅宝9-2X。
通用也在准备生产四驱凯迪拉克STS,林肯也要在3年内生产四驱轿车,福特水星部的05款中级轿车Montego和福特部的福特500都有相应的AWD车型。
在国内我们也已经能看到奥迪A4、大众辉腾及斯巴鲁全系列等AWD车型。
AWD轿车技术的核心是LSD 差速器AWD的基本构成是具有3个差速器,分别控制前轮、后轮、前后扭矩分配。
然而只有3个差速器并不能满足轿车在恶劣路面具有良好操控性能的需要。
当通过湿滑路面轮胎发生打滑时,需要限制打滑轮胎的扭矩,这就需要限滑差速器(Limited Slip Differential 简称LSD)。
当打滑发生时LSD就会锁住驱动轴,使车辆冲出困境。
LSD差速器作为AWD轿车技术的核心,有Torsen LSD, Viscious Coupling LSD, VC differential lock and Active LSD,Haldex LSD等几种,它们具有不同的特性,我们来看看这几种LSD差速器。
Torsen LSD的主要使用者是奥迪Quattro,它是恒时4驱,牵引力被分配到了每个车轮,具有良好的弯道、直线(干/湿)驾驶。
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 LSD是纯机械系统。
Haldex LSD: 从1998年大众开始使用4Motion系统,首先使用在高尔夫Ⅳ4Motion车型上,差速器使用了瑞典Haldex公司生产的多片离合器式差速器,并使用了电脑控制,与主动差速器相似。
中间差速器与后差速器相邻,内部充满了液压油以减少摩擦,并依靠液压油控制离合器。
当离合器不作用时扭矩不传到后轴,随着压力的增加,离合器啮合也变得紧密,传输到后轴的扭矩就越大。
而电脑决定传递扭矩数值,通常是50∶50分配,但也可实现100∶0或0∶100。
粘性耦合(Viscious Coupling)中央差速器LSD使用在许多简单的AWD系统,早期的如大众Syncro。
他们由许多片摩擦片和钢片组成,就像自动变速器中的多片式离合器。
在密封的差速器内充满了粘性液体,这些液体有强烈的倾向将这些离合器片粘合在一起。
通常情况前后轴速度相同,摩擦片和粘液是相对稳定的。
当一个轴的轮胎打滑时,改变了摩擦片的速度,粘液受到搅拌就会将它们粘合,使非打滑车轮得到足够的牵引力。
粘性耦合LSD差速器是速度感应器,没有打滑时扭矩平均分配。
当打滑时,扭矩可100%分配到其它车轮。
它存在着一定的延迟性,液体并不像齿轮,它重量轻、更便宜,所以我们会在许多产品中看到它,如斯巴鲁AWD轿车。
今天主动式LSD(Active LSD)也已广泛应用,使用了多片离合器分配扭矩到前后轮,利用电脑控制并收集多项信息,以保证更精确的控制,不但在转弯、打滑时应用,还可在加速和制动时合理分配牵引力。
三菱AYS主动差速器。
它实现扭矩的传递是通过差速器内的2个离合器,一个控制左侧,一个控制右侧。
当电脑认为有必要对一侧车轮传递更多扭矩时,压紧相对侧车轮离合器,更多扭矩就会传递到希望的车轮。
它能够精确控制扭矩分配,实现全时段平顺控制。
在2004年4月,本田公司宣布了新的超级AWD系统,称作SH-AWD(Super Handling All-Wheel-Drive),安装在Acura RL(北美)和Legend(日本)车上,该系统在弯道具有出色的操控性和车身平稳性,其前后轮扭矩分布系统带有独立的后轮左、右侧扭矩调节,可以依据驾驶条件自由地分配最合适的扭矩到4个车轮。
系统通过监测司机的操作和驾驶条件(路况),SH-AWD决定最适合的前后和左右扭矩分配。
这一信息再传递到后差速器,在这里电磁离合器连续调节并改变前后扭矩分配比率,可以30∶70到70∶30,后轮左右扭矩分配从100∶0到0∶100。
扭矩不仅作为推进力,还提高了车辆操控性。
SH-AWD能够按照司机的意图给出最佳的扭矩分配,提供给你完全中性的转向感觉,实现出色的舒适性和稳定性。
在弯道加速时,后轮的扭矩输出是连续变化的,外侧车轮可以是100%,内侧车轮是0%,在片刻产生向内的偏航,明显提高操控性。