四轮驱动

4. 以中置发动机为原型的四轮驱动 为了提高汽车的行驶性能，最理想的布置方案是把 沉重的发动机布置在汽车底盘中部。当然，并不是汽 车底盘的正中央，因为对轿车来说，该处正好是司机 的位置，而是布置在司机坐椅之后。这样，该车只能 布置两个坐椅了。 这种布置方案可以使前后桥载荷近似地达到50∶50， 整车的转动惯量可变小，又能提高汽车的行驶性能。 福姆拉轿车采用了这种布置方案，福姆拉轿车在轿车 领域里是少数几种高性能汽车中的一个。 近些年来，一些赛车制造者开始把这种轿车四轮 驱动化了，从一般常识来看，中置大马力的增压发动 机应该是取得汽车大赛的技术保障。
这台发动机高度低，但宽度尺寸大，在汽车上横向 布置起来很困难，所以一开始就采用了纵向布置的方 案。这台前纵置发动机前轮驱动汽车装用的就是列奥 奈四轮驱动系。斯巴尔汽车厂的四轮驱动系布置方法 大体都差不多，即曲轴和驱动后轮的传动轴直线连接 起来，目前也仍然延袭这种布置方法。在图 3— 2 上， 表示了最新型列奥奈四轮驱动系的布置情况。 从图3—2上可以看到，前差速器和变速器后端连接。 如果是前轮驱动的话，驱动系也就这样可以了，后面 的部分可以省略掉，而从这之后再布置一个传动轴用 以驱动后轮，驱动系很简单地变成了四轮驱动。
目前已经实用化了的四轮驱动是多种多样的。按着 四轮驱动的布置方法，可将其分为以下五大类。由下面 的分类可以看出，四轮驱动的分类和二轮驱动的分类十 分相似。这也很容易理解，因为目前的四轮驱动系大都 是从二轮驱动系改造过来的。例如，目前的四轮驱动汽 车，大都是从以下二类汽车改造过来的，其一为前置发 动机前轮驱动汽车，其二为前纵置发动机后轮驱动汽车。 所以在进行四轮驱动分类时，必须考虑原二轮驱动的布 置特点。 四轮驱动的总布置分类如下： (1)以前纵置发动机后轮驱动为原型的四轮驱动。 (2)以前纵置发动机前轮驱动为原型的四轮驱动． (3)以前横置发动机前轮驱动为原型的四轮驱动。 (4)以中置发动机为原型的四轮驱动。 (5)后置发动机的四轮驱动．

上述提到的纵置发动机和横置发动机，均以汽车前 后方向为参考方向，按汽车前后方向布置的发动机为 纵置发动机，和汽车前后方向成直角布置的发动机为 横置发动机。 1. 以前纵置发动机后轮驱动为原型的四轮驱动 吉普车大体都采用这种方案． 在这种汽车的驱动系上，为了把动力传递给后轮， 变速器后面布置有传动轴。改造时为了把动力传递给 前轮,可在传动轴前面的万向联轴节处布置一个分动器， 再在分动器前端布置一个传动轴和前差速器就行了。 对于非独立悬挂的汽车来说，如吉普车等越野车， 可在发动机下面布置前驱动桥。前桥悬挂在弹簧上， 汽车运行时，前桥可随弹簧上下颠动，由于原车发动 机离地面较高，有较大的空间，一般不会有大问题。


世界大战加速了越野4WD汽车的发展。在1914～1918年的 第一次世界大战中，为了运送大量兵员和武器弹药，已经 使用了四轮驱动汽车，其运动性和可靠性已超出常车之上 了。 在1939～1945年的第二次世界大战中，四轮驱动军用 车辆成为了机动部队的交通工具，在战争中广泛使用，尤 其是产量达到64万辆的吉普车更是名声远扬，甚至有人认 为是吉普车使联军取得了胜利。 战后和平年代，当初的四轮吉普车向不同方向发展：四 驱车不但用于军事上的，更多用于赛车、野营、运输、通 勤等，进一步向轿车和轻型车方面急速普及开来。例如： 三菱、丰田大吉普车，还有日产斯凯莱恩轿车、丰田利加 轿车和波尔舍959轿车等。

图3—1表示了皇冠玛杰斯特轿车的四轮驱动系，该驱 动系在变速器后端布置了分动器，通过传动轴驱动前 差速器，传动轴从变速器旁边通过，前桥巧妙地布置 在发动机下面。该驱动系是电控式常时四轮驱动，在 丰田产品目录上被命名为I—FOUR。

图3—1 皇冠· 玛杰斯特轿车的驱动系布置图



2. 以前纵置发动机前轮驱动为原型的四轮驱动 家庭用小型轿车，大多是前置发动机前轮驱动汽车， 而且，发动机几乎全是横置的，所以把轿车改造成四 轮驱动，自然应该以前横置发动机前轮驱动为主流。 实际上却并非如此，究其原因是十分简单的，因为 形成现在四轮驱动汽车热潮的鼻祖是斯巴尔汽车厂， 而该厂的轿车全是前纵置发动机前轮驱动汽车。 如果提起大量生产的前置发动机前轮驱动汽车的话， 最有名的汽车当属奥斯汀· 迷尼汽车。在1965年，前轮 驱动汽车在日本首次获得了销售成功，该车是斯巴尔 1000。斯巴尔1000装用了一台水平对置的4缸发动机， 引起了轰动效应，在汽车的发展历史上留下了重要的 一页。
图3—3 奥迪· 夸特罗汽车后驱动系布置图



但是，和其原型前轮驱动汽车相比，四轮驱动汽 车的车厢内空间小是一个值得注意的问题。 和四轮驱动汽车及后轮驱动汽车相比，前置发动 机前轮驱动汽车有一个很大的优势，即这种汽车的车 厢内有效空间大、舒适性好。 原因是由于前轮驱动汽车不需布置传动轴、后差 速器、后半轴等总成。特别是没有传动轴之后可以降 低车厢下底板的高度，没有后差速器之后，可以在坐 椅下面布置燃油箱，并可增加轿车的后货箱空间体积。 下面，再对比一下四轮驱动汽车和后轮驱动汽车 的车厢内空间利用率。如前所述，影响车厢空间利用 率的总成两者相同，所以二者的空间利用率也大体相 同。也就是说，四轮驱动汽车和其原型前轮驱动汽车 相比，外形上看差不多，但其车厢内有效空间要小得 多了，只能达到后轮驱动汽车的水平。


标致205增压汽车是中置发动机四轮驱动的一个典 型例子。该车在底盘中后部布置了一个横置发动机， 发动机后面串联地布置了变速器，通过伞齿轮传动把 轴的旋转方向改变90度驱动前后差速器，差速器再把 旋转方向改变90度驱动前后车轮，整个驱动系相当复 杂。 福特RS200汽车也采用了中置发动机方案。该车 在底盘中部布置了——台纵置发动机，发动机直接驱 动前变速—分动—差速器。变速之后驱动前轮，这部 分布置大体上和前置发动机后轮驱动汽车相近，不过 因发动机前后不同，驱动系的布置方向正好相反。




为了把后轮驱动的轿车改造成四轮驱动，看起来似 乎是不会有大问题的，因为后轮驱动为了从发动机取 得动力，传动系统需要跨越很大空间。发动机就在前 面，前轮驱动的布置似乎要方便得多了。 可是，—旦实行起来就会发现这是十分困难的，因 为轿车的前桥都是独立悬挂的，如果想在发动机下面 追加布置前差速器、等速联轴节、半轴的话，非得对 整车布置进行—番大改造不可。 过去，轿车一多半都是前置发动机后轮驱动的， 如果这个问题不能顺利解决，将极大地影响四轮驱动 汽车的普及。近来，经过不断地改进，采取各项措施， 如把前差速器和发动机油底壳做成一个总成等等，终 于解决了这个问题．


3． 4WD简单分类 各种各样的四轮驱动汽车可归纳为两大类，即部分时 间四轮驱动（短时4WD）和全部时间四轮驱动（常时 4WD）。前者为一般越野汽车结构，可按道路情况操 纵分动箱以选择四轮或两轮驱动；后者则始终以四个 车轮为驱动轮，通过中央差速器或粘性联轴器予以实 现。

变速箱+分动器+前后传动轴 短时四轮驱动
第三章 四轮驱动技术（4WD）


§3—1 概述 1． 什么是4WD 传统汽车的两轮为驱动轮，即2WD，当四个车轮均为驱 动轮，即为4WD。 2． 4WD车发展的简要回顾 汽车刚出现时以二轮驱动为主，但有时在无路或泥泞 的路面上，常出现汽车抛锚，人们试想汽车能像马车 一样无论在什么道路环境下都能有很好的通过性，由 此出现了4WD汽车，两次
图3—4 福特· 德尔斯塔厢式车驱动系布置图


阿列克斯、依西哥尼斯是奥斯汀· 迷尼汽车的主设 计师，他面对当时人们对该车的不理解，大胆地预言 道：“你们觉得奇怪吗?不久之后你们都得跟我学。” 过了不到20年，他的预言的确实现了。 但是随着轿车的四轮驱动化的急速发展，前横置 发动机前轮驱动汽车改造成四轮驱动时，遇到了一个 十分困难的问题。本来，前置发动机在布置上就有很 大困难，往往把变速器和前差速器做成一体，一般称 这种装置为变速 — 差速器．而在将前横置发动机前轮 驱动改造成四轮驱动时，为了布置后轮驱动轮系，往 往需要把分动器布置到原本十分复杂的变速— 差速器 内，使三者一体化，一般将其称为变速 — 分动 — 差速 器。


3. 以前横置发动机前轮驱动为原型的四轮驱动 目前家庭轿车和厢式汽车的标准布置方案，是前 横置发动机前轮驱动汽车，下面介绍一下这类汽车四 轮驱动化时的布置问题，以供参考。 前横置发动机前轮驱动汽车的传动结构最紧凑。一 般都认为这类汽车车厢内的空间利用率最高． 在1959年，美国奥斯汀· 迷尼前横置发动机前轮驱 动轿车开始问世，自那时以来，这种前横置发动机前 轮驱动的汽车数量激增，成为当代家庭轿车的惯用车 型。特别是对那些十分重视车厢内有效空间的微型轿 车来说，几乎毫无例外地采用了这种方案。




这种布置方法有几个问题必须注意。一是容易使 发动机过分前移，其二是可能使车体尺寸和重量都向 前移。 为了避免上述问题，在选用发动机时，直列发动 机最多为5缸，若是6缸发动机需选用V6发动机，或者 像斯巴尔1000汽车那样，选用水平对置的发动机。 —个时期以来，奥迪· 夸特罗汽车在世界汽车拉力 赛中崭露头角。该四轮驱动汽车驱动系的布置方案和 斯巴尔汽车厂的方案基本相同，该车装用的是一台五 缸发动机。 夸特罗汽车具有很大特点，该车装用了差动锁死 方式的中间差速器，从而使该车具有常时四轮驱动的 优势，再加上装用了一台高增压的五缸发动机，能适 应道路和汽车运行状态，自动地锁死或松开中间差速 器，把动力传递给4个车轮，使该车具有很 高的通过性。
变速器 分动器+前后传动轴
四轮驱动汽车 机械式差速器 带中央差粘性传动 粘性联轴器 扭矩分流(多片式液力离合器) 超越离合器



§3—2 驱动系的总布置 汽车动力传递路线是从发动机开始，经过驱动轮系， 最终到达轮胎，中间经过许多总成。这些总成如何布 置才合理呢?这是本节所要讲解的内容。 驱动系的布置包括的内容很广泛，比如发动机的位 置、方向，此外还有许多其它总成如何布置。总之， 现在有多种多样的布置方式。如果要问哪种方式是最 佳方案的话，在世界各种四轮驱动系的布置方案中， 似乎应该有一种方案是最佳的吧。但现实是多种方案 共存的局面。 为什么会出现这种局面呢？因为每种布置方案有每 种方案的特点，而且每个方案所要实现的目标也各不 一样。

图3—2 列奥奈四轮驱动系布置图


从这里我们可以看出，把前纵置发动机前轮驱动 汽车改造成四轮驱动汽车时，其传动轴以后的各种总 成，可以采用前置发动机后轮驱动汽车的布置方法， 大体上没大问题．当然，由于在原有汽车底盘上并没 有考虑到这些总成的布置问题，所以必须对原底盘进 行改造。这些改造主要包括以下几个问题，例如，传 动轴通过的通道，差速器的悬挂问题，后半轴的布置 问题。为了解决这些问题，必然将使底盘距地面高度 略有上升，但是从改造工作量来看，和前置发动机后 轮驱动相比还是十分小的。 经过这样改造而形成的四轮驱动汽车，在外形上和 原前轮驱动汽车几乎一样。当然，它不像越野车那样 结实，最小距地高也不大，但四轮驱动汽车的行驶性 能和原前轮驱动汽车是不能同日而浯的。



随着技术的进步，上述问题逐渐获得了解决。此 后，前横置发动机前轮驱动汽车的四轮驱动化发展很 快。目前，这种汽车改造成四轮驱动汽车在技术上已 没有大问题了，改造后的四轮驱动汽车在外观上和其 原型车几乎没有太大的差别。 这种四轮驱动汽车在布置上也不希望使用太长的 发动机，一般采用直列4缸机，最多直列5缸机或V6发 动机。这和前纵置发动机前轮驱动汽车的布置要求相 同。 由于这种汽车四轮驱动化比较容易，所以该类汽 车在四轮驱动轿车中占有相当高的比例。 和其他布置的汽车相比，前横置发动机前轮驱动 轿车车厢内空间利用率是最高的，但四轮驱动化之后 就不行了，其车厢内空间利用率大体上和前置发动机 后轮驱动汽车持平，也即和前纵置发动机四轮驱动汽 车大体差不多。