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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。在偏航发生时通过监测车辆的重心改变来改变车轴的扭矩输出。在直线加速时,前轮载荷减少,前后扭矩输出也会相应调整。SH-AWD应用了世界第1款电磁离合器,电磁线圈产生磁力,压合多片离合器。紧凑的离合器单元配备行星齿轮增强扭矩,保证高扭矩的真实输出。搜寻线圈监测电磁线圈和磁体的间隙,电磁离合器再做精确扭矩调整。
当直线行驶时,双齿轮行星齿轮和传动轴同步,产生前后轮同速。当进入弯道时,行星齿轮锁住,增加后轮速。液压执行器操作离合器开关,其中还有一个单向离合器。电脑读取转向角度、侧向加速度、偏航率、车轮速度等数据。由于左右轮可变扭矩,在到达车身平衡极限时就可以不通过ESP系统而直接通过扭矩的分配来控制车身平衡。
奔驰的E240、E350、E500使用了4MATIC四驱系统。车辆配备了SBC(Sensotronic Brake Control)刹车控制系统,在弯道时每个车轮可以具有不同的制动力。4MATIC并不具备传统的自锁差速器,而是被电控牵引力控制系统4ETS所替代。当有车轮失去牵引力时,系统会自动介入,对单个车轮实施制动,同时对牵引轮增加扭矩。要