四驱车上的分动箱，原理。

【专家解说】：传统分时四驱的分动箱 最早的四驱技术，是基于提高车辆的通过性开发的，我们把它称作越野四驱。这类车型的鼻祖威利斯吉普，就是二战美军为了加强前线步兵和指挥官作战的机动性开发出来的。它采用的分动箱是最基本的分时四驱分动箱，是一种纯机械的装置。这种结构的分动箱，在挂上4驱模式的时候，前后轴是刚性连接的，可以实现前后动力50∶50的分配，对于提高车辆的通过性非常有利。另外由于它的纯机械结构，可靠性很高，这对于经常在缺少救援的荒野行驶的车型是至关重要的。即使到现在，仍然有大量的硬派越野车采用这种分动箱，就是基于它这个特点。下面我们就来看看这种分动箱的基本结构和原理。 在此类车型的分动箱挡把上，我们会看到2H、4H、N、和4L的切换挡位。当挂2H时，此类车型就是一台后驱车，发动机的动力经过变速箱以后，通过一根传动轴直接连接到后轴上。而分动箱的作用，就是在变速箱上，再引出一根输出端，并通过静音链条，将动力传递到前轴的输出轴。当然，这并不是直接连接的，否则就无法切换4驱和2驱了。事实上，它是通过两组齿轮实现分离和连接的，它的结构和原理类似于变速箱的一轴和二轴。切换时，扳动分动箱的挡把，通过拨叉将动力与前传动轴接通和断开。与现在主流的带同步器的变速箱不同，这个部位的切换是没有同步器的，它需要转速与轮速的完全匹配。这就是这种分动箱的基本原理。 但实际情况并不会这么简单，为了提高通过性能，这类分动箱还会有一个加力挡，也就是挡把上的4L模式。在变速箱上，有一个齿比更大的齿轮，当挂上这个齿轮时，能提供比日常驾驶高很多的主传动比。我们发现，当我们需要挂4L时，必须经过一个N挡，此时变速箱会将动力与每个传动轴分开，而挂上4L时，将接通这个齿比更大的齿轮。这个切换的过程，也是没有同步器的。 知道了这个原理，我们再来看看此类分动箱各个模式的操作特性。熟悉传统越野车的车友都知道，这种分动箱，在2H和4H之间切换时，不需要停车，一般可以在80公里/小时的时速下自由切换。而切换到2L时，则必须停车切换，否则根本挂不进去，这是为什么呢？ 无论是2H模式还是4H模式，动力一直是与后轴接通的，后轮的轮速与发动机转速完全匹配。而此时只要车轮没有打滑，前轮与后轮的轮速是一样的，因此在2H与4H之间切换时，发动机转速与前输出轴的转速是匹配的，即使没有同步器，也完全可以进行切换。因此在2H模式和4H模式间切换，完全可以在行车中进行，不需要停车切换。但到了4L模式的转换时，情况就完全不同了。 从4H切换到4L模式，需要先将分动箱切换为N挡，此时发动机动力与每个车轮都断开，发动机转为怠速工况。此时如果挂4L，车轮的轮速与发动机的转速会很难匹配，相当于一台不带同步器的车行驶过程中想挂一挡，这显然是很难的。 这种分动箱前后轴之间是没有差速器的，因此在附着力高的公路上驾驶只能挂2H，4驱模式仅仅是在沙石路面以及OFF-ROAD路段为提高通过性而设计。因此采用这种分动箱的四驱车一般都是硬派越野车，它在OFF-ROAD路段很厉害，但在公路上则表现平平。 早期的分时四驱，是完全靠手动切换的，发展到后来，出现了电动切换的分时四驱，它的基本原理与手动切换的分时四驱是一样的，只不过所有的切换是通过电机来完成罢了。 全时四驱分动箱 随着四驱技术的发展，人们已经不能仅仅满足于只能越野的四驱车。在公路上，采用四驱技术的车辆能提供更好的驱动力和操控性能，因此全时四驱诞生了。 硬轴连接的四驱车不能实现公路四驱驾驶的最主要的原因，是它无法在公路上高速转弯。因为在转弯的时候，每个车轮所压过的弧线长度不一样，这就意味着每个车轮的转速都不能一样。事实上，前轮的转速是会高于后轮的，如果刚性地把发动机的动力通过传动轴分配给前后车轮的话，那么前后车轮的转速就必须保持一致，这个矛盾将导致前后车轮在转向的时候发生转向干涉。这在附着力低的沙石路面可以通过轮胎与地面的滑动摩擦解决，而在干燥路面则会产生一个制动力，让车不能前进，这就是我们常说的转向制动。 为了解决这个矛盾，工程师在分动器中加入了一个差速器，这就是我们现在常说的中央差速器。这个差速器是开放式差速器，结构与前后轴的差速器一样，变速箱的输出轴通过行星齿轮组将动力分配给前后轴。根据开放式差速器的原理，它可以调整转速差。这样的结构是不是就算是全时四驱了呢？早期全时四驱的雏形确实是这样的，但我们会发现，这样的四驱系统对于提高通过性来说毫无意义。我们知道，开放式差速器的功能是把发动机动力分配给受阻力小的车轮，如果一台车上使用了三个开放式差速器（前后轴各还有一个差速器）来调节转速差的话，那么如果有一个车轮受阻力最小，动力就会100%地传递给这个车轮。显然这种四驱是毫无意义的。 为了解决这个问题，不同的工程师采用了两种不同的方案。 一种是差动限制器。我们已经知道，开放式差速器会将动力传递给受阻力较小的车轮，那如果我们给这辆车人为施加一个阻力，动力自然就能传递给没有打滑（仍然有抓地力）的车轮了。它的基本结构是一种类似于离合器的装置，只不过它有很多组，我们把它称作多片离合器式差动限制器。在差速器壳体和两个输出轴各有一组钢片，它们相互交错，正常情况下互相之间是分离的。如果此时前轮打滑，它会将与前轴的离合器片压合，从而将动力更多地传递给后轮，后轮打滑的道理是一样的。这种差动限制器的种类有很多，有通过硅油实现的机械式（关于硅油的原理后文会详述），也有通过电子控制离合器开合的电子式。在比较高档的车型上，它的差动限制器不仅解决车轮打滑的问题，还能起到主动分配动力的作用，甚至可以实现让动力从0-100%之间在前后轴自由分配。 另一种则是中央差速锁。它实际上相当于在需要提高通过性的时候，可以将前后轴实现硬轴连接，动力按照50∶50分配给前后轴。它的基本结构是，在前后轴之间装有摩擦钢片，当前轮或者后轮打滑时，机械装置会通过电磁阀的控制将二者咬合实现50∶50的固定动力分配。还有一种全时四驱的分动器结构，那就是著名的奥迪QUATTRO。它主要是通过蜗杆行星齿轮来实现的，结构很复杂，这里就不再详述了。它这种结构能解决转速差的问题，起到开放式差速器的作用，同时又能自动将动力分配给受阻力最大的问题，起到差动限制器的作用。它可以实现动力25%—75%之间的自由分配，而所有这些，都是通过它核心的托森差速器来实现的，更为神奇的是，这个托森差速器没有用到任何电磁装置，是纯机械式的。无论多先进的电子设备都有响应滞后的问题，因此与其他厂家的技术相比，纯机械的QUATTRO在响应速度方面是无人能及的。当然它也有弊端—结构复杂、造价高、动力传递损失大是它无法跨越的硬伤。 与全时四驱匹配的还有电子差速制动，主要是用来调整左右车轮的转速差的，相当于前差速锁和后差速锁。与差动限制器相比，它的能量损耗较大，一般不用来实现前后车轮的动力分配。 适时四驱的分动箱 在此之后，有些厂家的工程师们发现，并不是所有路况都需要四驱系统的，例如在正常公路巡航驾驶的时候，只通过两轮驱动就完全能满足所有的驾驶需求了。此时如果仍采用全时四驱，既不经济，也没有必要。因此，在多数情况下只是两轮驱动，而在必要的时候自动变为四驱的适时四驱诞生了。 适时四驱也有两种解决方案，一种是以本田CR-V为代表的通过粘性连轴节实现；一种是以上一代的4-MATIC为代表的通过多片离合器实现。它们虽然都能达到正常时两轮驱动，驱动轮打滑时自动接通四驱的效果，但结构和功能还是有区别的。 CR-V为代表的这类适时四驱分动箱结构最为简单，它是基于前横置发动机前轮驱动的技术平台，在两驱方面，与之前的轿车平台完全一样。在此基础上，工程师在变速箱上引出一根通往后轴的输出轴，与后桥差速器之间，采用粘性连轴节连接。在这个连轴节里充满了硅油，它的特点是温度升高以后粘度也会迅速升高。在连轴节的输出端和输入端，都装有一个叶片，就类似于液力变矩器的结构。当正常行驶前轮没有打滑的时候，前后轮之间是没有轮速差的，这个粘性连轴节里的两根轴相互之间也就没有转速差。此时动力是不会传递给后轴的。当前轮打滑的时候，前轮的转速将大于后轮，此时粘性连轴节里的输入端转速会超过输出端，就如同液力变矩器一般，能够将动力传递给后轴。不仅如此，由于转速差能导致硅油升温而变粘稠，从而进一步增加对动力的传递，驱动后轮。通过这个结构我们会发现，它的响应速度是比较慢的，而且动力传递也很有限，很难将50%的动力分配给后轴。但它的结构简单、成本低，对于以城市道路驾驶的SUV来说，基本能满足其需求。 上一代4-MATIC为代表的适时四驱分动箱，结构比粘性连轴节的适时四驱要复杂一些，与前面所说的中央差速锁有些类似，它是通过电磁离合器来实现四驱接通的。它同样是基于两驱平台开发出来的四驱系统，在变速箱的一端通过盆型齿轮引出一根传动轴将动力传递给前轮，之间靠多片离合器连接。它的接通与断开的原理与之前说的中央差速锁的原理类似，这里就不赘述了。它的好处是结构比全时四驱简单，响应速度和动力分配比粘性连轴节要好。 随着结构的四驱技术的进一步发展，现在有些车型已经可以实现动力的自由分配了，很多的官方宣传把这种四驱也称作全时四驱，事实上是不准确的。与具备中央差速锁的真正全时四驱相比，这种靠多片离合器实现动力分配的所谓全时四驱，最多只能将动力的50%分配给从动轮，而且在转弯时的动力分配等方面，都无法达到真正全时四驱的水平。从本质上说，这类四驱仍然只能称作适时四驱，例如大众的4-Motion…… 超选四驱分动箱 这个称呼是三菱的，一直以来也被看做是三菱的看家技术。 从分动箱的挡把看，它更像是传统的分时四驱系统，所不同的是，它是具备中央差速器的。当挂上4H的时候，不仅能在沙石路面上高速行驶，也能在普通公路上实现公路四驱的功能。而它提供的4HLC和4LLC选项，则是锁上了中央差速锁的四驱模式，在这个时候，它与分时四驱的4H和4L的功能是一样的。 之所以三菱称之为超选，实际上是因为它比所有的四驱系统可选择的范围都要多。一般的全时四驱车，只能选择四驱行驶，在不需要四驱的时候，这样的方式显然不经济；而适时四驱虽然可以实现两驱，但在四驱的时候无法达到真正的全时四驱的性能；分时四驱就不用说了，它完全不能实现公路四驱驾驶。而所有这些，超选四驱都能选择—想经济性好，就挂上2H，想公路全时四驱就挂上4H，想达到与传统分时四驱一样的通过性，就挂上4HLC或者4LLC。