房车百科:房车的常用底盘——越野底盘

来源:腾讯网

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2021.06.02 - 房车地盘 房车百科 房车性能

房车百科:房车的常用底盘——越野底盘

  现在越来越多的房车开始强调自己的越野能力,不仅在一些越野性能比较好的皮卡和越野卡车底盘的房车,甚至是一些象依维柯这样的轻客厂家,也推出带四驱和差速锁的越野房车底盘。毕竟有很多房车车友对越野车不是特别熟悉,下面我们就把跟房车相关的的一些越野底盘功能概念做下简要介绍。

  2.4.1 四轮驱动及其几种不同模式

  所谓汽车的驱动形式,是指发动机的布置方式及驱动轮的数量、位置的形式,一般有以下几种:前置后驱、前置前驱、后置后驱、中置后驱、四轮驱动。

  四驱,即四轮驱动(4 Wheel Drive),是指汽车前后轮都有动力。一般用4X4或4WD来表示,如果你看见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。

  主变速器通过一个辅助变速器将动力传送到前轮和后轮。辅助变速器通常有三档选择:空档、四轮驱动高档、四轮驱动低档。空档时,四轮驱动就变成了两轮驱动。四轮驱动高档适合于恶劣的路面驾驶,例如,雨雪天和多沙石路面。四轮驱动低档则适合高难度的越野驾驶。

  我们常见的四驱结构又可以分为三种不同形式:分时四驱(Part-Time 4WD)、全时四驱(Full-Time 4WD)和适时四驱(Real-Time 4WD)。

  分时四驱

  分时四驱,又叫半时四驱,就是由驾驶员根据路面情况,选择四驱或者两驱。分时四驱是最早诞生的四驱系统,但是因结构简单、性能可靠、坚固耐用等诸多优势,所以现在仍是一般越野车或四驱SUV 最常见的驱动模式。只要车上有专门的两驱、四驱切换拨杆或按钮,那么,这辆就是使用分时四驱的四驱车。分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。

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  通过简单的示意图可以看到,发动机通过分动器将动力传输到前后轴从而实现对车辆驱动的控制,而且分时四驱车型都会有2H、4H(高速四驱)、4L(低速四驱)等档位,车主需要切换驱动模式前需要将车辆停住。分时四驱最大的特点就是人工操作,由驾驶员根据路面情况通过接通或断开分动器来变化两轮驱动或四轮驱动模式,优点是可根据实际情况来选取驱动模式,比较经济;缺点是其机械结构比较复杂,驾驶员要具有一定的经验才能掌握好切换时机。

  全时四驱

  全时四驱,又叫恒时四驱,是指分动器不带两驱模式,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。

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  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。

  适时四驱

  适时四驱介乎全时四驱和分时四驱之间,驱动模式由电脑安排,操纵非常简单。采用这种驱动系统的车辆根据电脑来控制并且选择适合当下情况的驱动模式。在正常的路面上车辆一般会采用后轮驱动的方式,而一旦遇到路面不良或驱动轮打滑的情况,电脑就会自动检测并切换到四轮驱动状态,操纵更加简单。但从目前效果看,电脑切换比人的反应要慢,缺少驾驶乐趣。

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  相比于全时四驱,适时四驱车型的结构要简单很多。从结构图中可以看出,适时四驱系统在车辆传动轴中央设置了一个中央差速器,在这种驱动模式下,车辆发动机通常只会将动力传递到一个驱动轴上,当车轮出现打滑时,中央差速器锁止,此时就会有部分动力传递给另外一根轴,从而达到四驱的效果。由于这样的机械结构理论上最高也只有50%的动力可以传递给第二根轴,因此应付一些容易的路况还可以,如果想要完成一些难度很高的脱困就基本不太可能了,所以很多人也称适时四驱为“假四驱”。

  全轮驱动(All Wheel Drive,AWD)

  自从全轮驱动这个概念出来以后,市场上对于相关的词汇使用就一直处于比较混乱的状态,全轮驱动、四轮驱动、全时四轮驱动、全时全轮驱动……很多看起来雷同的技术术语被一些厂商或是“技术文章”的写手们有意无意地拿来随便使用。

  全轮驱动的概念可以从不同层面去尝试定义,但网上时常会看到有人说,四轮驱动4X4只是指代四个轮子的车,如果6X6,8X8,就只能是用AWD来贴标了。说的不对吗?对!但说真的,我都想捂着胸口压住一口老血不要喷出来的感觉。

  我们这里要说的,敲黑板,注意啦,就是用四个轮子来说事啊,同样是四个轮子,为啥有些车说自己是4WD,有些车说自己是AWD?而且我们再稍微多想一下,全轮驱动跟全时4WD感觉好像没啥区别啊。

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  AWD,其实就是在分时四驱的基础上弄出来的。在前轮与后轮之间加一个差速器。将一部分动力传向后轮。根据设计不同,有的AWD可以做纯前驱,有的只能把30%的动力传到后轮,有的能把70%的动力传到后轮。它自动将发动机提供的扭矩分送到前轮和后轮,不需要手动去调整,也没有低档选择。全轮驱动减低了车轮打滑的程度,改善了驾驶者的控车能力。全轮驱动通常是一种正常路面驾驶系统,并不设计用于越野驾驶。

  再回头看全时四驱(full-time 4WD),跟AWD相比,全时四驱多了差速锁。在将差速锁锁上以后,前后轮的差速器就不工作了,就变成了分时四驱打开四驱系统的状态。四轮驱动与全轮驱动相比,在极端路况条件下,如碎石、泥泞、雪地或涉水路面,四轮驱动系统可以为驾驶员提供更多的牵引力和良好的控制,不过如果这辆车回到干燥的柏油路面上,一定要关闭差速锁,仍然处于四驱模式可能会引发危险,因为车轴在正常转弯时不能以相同的速度旋转。(全时)四轮驱动在越野或者极端天气条件下更占优势,不过通常他们只在有需要的时候才会开启。但是全轮驱动则是一直开着的,更适合一般的驾驶情况。

  全轮驱动也分两种形式:一种是全时全轮驱动,即全部时间都是全轮驱动;另一种是短时全轮驱动,它可以切断某个桥的动力,以减少燃料消耗和磨损,只在需要时再使用全轮驱动。

  简而言之,AWD的作用是让车在拐弯,雨雪天,以及雨雪天拐弯的时候更稳定;而4WD是真的可以去越野的。这就是为什么有不懂车的人买了个AWD的车,平时在铺装路面上开得挺美挺有感觉,但一下路基就原形毕露的原因。

  2.4.2 差速锁

  前文我们已经说到,对于真正的4WD越野车型来说,四驱系统需要有一个名叫差速锁的装备来发挥越野能力。越野圈里经常有人说“不谈差速锁的越野车,都是耍流氓!”

  想要了解差速锁,我们首先需要来了解差速器。

  差速器

  汽车差速器(Differential)是能够使左、右(或前、后)驱动轮实现以不同转速转动的机构,主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮及齿轮架组成。差速器的功用是将主减速器传来的动力传给左、右两半轴,并在必要时允许左右半轴以不同转速旋转,以满足两侧驱动轮差速的需要。

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  汽车在行驶的过程中,车轮对地面的相对运动有两种状态——滚动和滑动。当汽车在转弯行驶时,内外两侧车轮中心在同一时间内走过的距离显然是不同的,也就是外侧车轮行驶的距离大于内侧车轮行驶的距离,而差速器就是来解决这个问题的,其功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时,使左右车轮以不同转速滚动,就可以保证两侧驱动车轮做纯滚动运动,从而大大减轻了车轮以及其他部件的磨损,提高汽车的使用寿命。

  差速器按其用途可分为轮间差速器和轴间差速器。轮间差速器装在同一驱动桥两侧驱动轮之间,而轴间差速器装在多轴驱动汽车的各驱动桥之间。

  差速锁

  汽车在较差路面上行驶的时候,当有一侧的车轮出现打滑,另外一侧车轮也就跟着使不上劲,由于没有足够的附着条件而很容易使车辆被困。这使得差速器不能保证汽车得到足够的驱动力,从而会影响到汽车的通过能力。然而伟大的人类在此时又发明了差速锁,来解决差速器的这一大缺点。

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  所谓差速锁,就是一种使差速器作用暂时失效的装置,转矩直接通过差速器壳体传至半轴,然后传到车轮,绕过了中间的差速器,使左右两侧车轴刚性的连接在一起,实现转矩的直接传递。当然,再打开差速锁后,两侧车轮的转速也时刻相等,转矩分配也是平均分配。

  差速锁可以视作带有锁止功能的差速器,而差速锁又可以分为桥上差速锁和中央差速锁。桥上差速锁的作用是:当一侧的车轮失去附着力的时候,可以将差速锁完全锁止,将扭矩转移到另一侧的车轮上,以达到脱困的效果。中央差速锁位于前后桥之间的传动轴上,是当前桥或者后桥完全失去附着力的时候,锁止差速锁,使前桥和后桥形成刚性连接,将扭矩传输到有附着力的车轮上,帮助车辆脱困。

  越野车的“三把锁”

  三把差速锁是中央差速锁、后桥差速锁和前桥差速锁,这三把差速锁都用于将相应位置的差速器进行锁止,从而使对应的车轴实现相同的转速。在非铺装路面行驶时,如遇到有车轮打滑,锁止差速器可以使车辆动力传递给其他车轮,从而帮助车辆脱困。对于全时驱动车辆,车上装备有3个差速器,其4个车轮可以使用各自不同的转速转动,并按照各自不同的地面附着力自动获得不同的扭矩分配,保证车辆获得良好的驱动力。

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  “一把锁”:全时四驱的情况下,通常指的是中央差速锁,如果是分时四驱的车型,指的是后桥差速锁。

  “两把锁”:全时四驱的情况下,指的是中央差速锁和后桥差速锁。分时四驱的情况下,指的是前桥差速锁和后桥差速锁,其实这就已经相当于全时四驱的三把锁了。

  “三把锁”:这种情况只会出现在全时四驱的情况下,指的是前桥差速锁、中央差速锁、后桥差速锁。我们经常能够看到配备“三把锁”的全时四驱越野车,但是却从来没见过“三把锁”的分时四驱越野车,这又是为什么呢?其实,分时四驱的越野车切换到低速四驱模式的时候,前后桥行程刚性连接,相当于中央差速器完全锁止,所以能够达到和全时四驱中央差速锁完全一样的效果。这样来看,分时四驱的确没有必要配备中央差速锁。

  以上就是关于差速锁的一些内容,而我们常说的放大扭矩,其实不是通过差速锁来实现的,而是通过低速四驱来完成的。

  2.4.3 悬架种类

  前文中我们对悬架进行了基础性的介绍,在这里借着讨论底盘越野通过性,再对房车相关的悬架进行更多深入的介绍。因为采用不同的悬架,不仅会影响到房车的越野能力,对房车的安全性、操控性、舒适性也都有着直接的影响。

  但很多时候我们在购买房车时,不管该款房车用的是何种悬挂,都会看到厂家和经销商里把这种悬挂说得天花乱坠,只从片面的溢美之词里,我们很难全面认识到不同种类悬挂对房车的优缺点,所以我们这里把各种悬架放在一起做个介绍,做个对比,方便大家在购买房车时能做出合适自己的选择。

  注:我们经常在各种场合有时看到“悬架”有时看到“悬挂”,汽车的悬架与悬挂其实是一回事,它们本质上并无区别,只是叫法不一样。在书本教材中一般都称之为悬架而非悬挂,而悬挂更多是大家口头交流时的用语。

  在房车设计制造中,用到的独立悬挂主要有麦弗逊式、双叉臂式、多连杆式等,独立悬挂主要用于前悬以及比较注重舒适性的高端车型的后悬;非独立悬挂常用的有扭力梁式非独立悬挂、整体桥式非独立悬架等,非独立悬挂主要用于房车的后悬,通常在对成本控制比较严格的车型或注重越野性能的车型上使用。

  现在市面上的房车,前悬多为麦弗逊式悬挂或双叉臂,后悬则有扭力梁、双叉臂、多连杆式悬挂,而偏向越野的车型,则多数采用整体桥式非独立悬挂。

  麦弗逊式悬挂 结构简单 占用空间少 稳定性不足

  现在主流的房车很多前悬都采用麦弗逊式悬挂,这种悬挂也是最为常见的一种悬挂,结构简单,主要由A型(或L型)叉臂与减振机构构成。

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  从图上结构可以看到,下部的叉臂一端与车轮相连,另一端与副车架相连,主要承受车轮下端的横向力和纵向力。减振机构的上部与车身相连,下部与叉臂相连,主要的任务是减震与支撑车身,同时还要承受车轮上端的横向力。

  麦弗逊悬挂的设计特点是结构简单,机件少,占用空间小,作为车辆的前悬,可以腾出更多的空间来布置动力及电器系统。这种悬挂重量轻,响应速度与回弹速度也快,所以它的减振能力较强,具有良好的舒适性。单纯从结构来看,由于这种悬挂结构过于简单,悬挂的刚度也是有限的,毕竟只有下摆臂与减振器来承受车轮与车身的力,稳定性较差,表现在转弯时的侧倾以及制动点头等,通常采用加装防倾杆来减少侧倾。

  双叉臂式悬挂 横向刚度大 抗侧倾性能好

  双叉臂式悬挂,从结构上可以理解为在麦弗逊式悬挂基础上多加一支上叉臂,这样车轮的横向力和纵向力都是由叉臂承受,而减震机构只担当支撑车体和减振的任务。

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  可以看到双叉臂悬挂的上下两根A字臂拥有类似三角形的稳定结构,不仅拥有足够的抗扭强度,而且上下两根A臂对横向力都具有很好的导向作用,因而双叉臂式悬挂的强度和耐冲击力比麦弗逊式悬挂要强很多,采用这种悬挂的车辆在转弯时能很好的抑制侧倾以及制动点头的能力。

  双叉臂悬挂可以对定位参数进行精准控制,可以让车轮很好地紧贴地面,而较强的横向刚性能提供很好的侧向支撑,对于操控性能来说,这种结构的优越性是显而易见的,这也是法拉利、玛莎拉蒂等众多超跑采用这种悬挂的原因之一。

  由于双叉臂的两根三角形结构的摆臂还拥有出色的抗扭强度和横向刚性,因此在硬派SUV或上也经常会使用双叉臂悬挂作为前悬挂。像荣威W5、吉普大切诺基、丰田普拉多等等。不过相对于麦弗逊悬挂,这种悬挂结构更为复杂,占用空间大,成本较高。

  多连杆悬挂 结构复杂 占用空间大 舒适性最好

  多连杆悬挂,就是通过各种连杆配置把车轮与车身相连的一套悬挂机构,其连杆数比普通的悬挂要多一些,一般把连杆数为三或以上的悬挂称为多连杆悬挂。前悬挂一般为3连杆或4连杆式独立悬挂;后悬挂则一般为4连杆或5连杆式后悬挂。

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  多连杆悬挂有多根连杆可以对车轮进行“全方位”的约束,使车轮按预定的轨迹运动,拥有更出色的舒适性与操控性。举个简单例子,当车轮滚过坑洼路面时,在上下控制臂控制的范围内,给予车轮足够的弹跳行程。如车辆同时加速,那么前、后控制臂可把车轮始终固定在一个范围内运动,这时减震器也会伴随上下控制臂的摆动吸收震动,使车厢始终处于相对平稳的状态。

  多连杆悬挂能最大限度的发挥轮胎抓地力从而提高整车的操控极限,是所有悬挂设计中最好的。当然,凡事都有另一面,多连杆悬挂结构复杂,占用空间大,制造成本也很高,一般的中小型车出于成本和空间考虑很少使用这种悬挂。

  扭转梁悬挂 占用空间少 维护费用少 舒适性有限

  扭转梁(又称扭力梁)式悬挂的结构中,两个车轮之间没有硬轴直接相连,而是通过一根扭转梁进行连接。扭力梁悬架严格意义上属于非独立结构,但也有些用户将其定位「半独立悬架」,因为中间的梁体是可以小幅度扭转变形的,也就是在单侧车轮运动的过程中,首先要扭转梁体、达到扭转极限后才会影响另一侧的车轮角度。如果一个车轮遇到非平整路面时,之间的扭转梁仍然会对另一侧车轮产生一定的干涉的,所以可以说扭转梁式悬挂属于半独立式悬挂。

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  不同的厂家对这种悬挂的称谓有所不同,如纵臂扭转梁悬挂、H型纵向摆臂悬挂等等,归根到底还是扭力梁悬挂,只是调教有所不同。如横梁安装越靠近纵臂与车身的连接处,则舒适性会更好点,但转弯时的侧倾也会大些。如果横梁安装靠近车轮中心,就接近整体桥的设计,舒适性就没那么好,而是倾向于车辆的通过性能与承载能力。

  从结构来看,扭力梁式悬挂相对于独立式悬挂来说舒适性要差一些,不过结构简单可靠,也不占空间,而且维修费用也比独立悬挂低,所以扭力梁悬挂多用作小型车和紧凑型车的后悬挂。

  整体桥式非独立悬挂 刚度高 载重能力强 驾驶感受略差

  整体桥式(硬轴)悬挂的结构很简单,通过一根硬轴将左右两个车轮相连,再将硬轴与车身相连。早期的整体桥采用的是钢板弹簧,现在则多数采用螺旋弹簧作为弹性元件。

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  整体桥式非独立悬架比较特殊,这种桥的特点首先是集成驱动系统,内部的牙包与半轴可以将变速箱输入的动力一分为二传递到两侧车轮。不过整体桥是不能扭转的,理论上是比扭力梁还不如的结构。

  当你从整体桥式非独立悬架的后方下面看过去时,你会发现车辆后部的横梁有一个球状的隆起,为整体桥式悬架。

  早期的整体桥式悬架多采用钢板弹簧,现在则多数采用螺旋弹簧做为弹性元件。这种悬挂结构简单,能承受很大扭力,同时采用螺旋弹簧的整体桥悬挂具备更大的行程,在复杂的越野路面行驶时,可以让四轮获得更好的抓地力,所以延续了越野血统的车型大多依然采用后整体桥或者前后整体桥的结构。

  但是扭力梁一般是前置前驱汽车使用,但是整体桥必然是前置后驱,或者前置四驱的越野车、客车或货车使用;不同的驱动系统与不同的车型,决定了整体桥有绝对的结构优势。

  整体桥的刚度很高,说白了就是较大程度的冲击不容易断裂,而扭力梁如承受较大的冲击,或者长期在起伏路面驾驶则容易断裂;硬派SUV和越野车的后桥普遍为整体桥,专业越野车或大型皮卡还有前后整体桥的选项,为了越野只能接受略差一些的公路驾驶感受。

  其次整体桥的结构强度高则载重能力强,然而扭力梁没有这种水平。所以载货汽车或中大型客车都用整体桥,乘用车型大多使用扭力梁,两种非独立悬架的制造成本也是完全不同的。扭力梁悬架的真正价值是降低整车的制造成本,优点只能说是可以让汽车便宜一些。

  同时,整体桥悬架只是对基础结构的定义,在其基础上同样可以加装3/5连杆,或者使用瓦特连杆;这两种结构可以有效控制车轮的动态角度,所以只要舍得下本,这些使用整体桥悬架的越野车型也是可以有良好驾驶感受的。

  悬架小结

  总的来说,房车跟其它机动车相比,除了上装部分外,行车性能仍是看三大件。何为三大件?可以理解为汽车最重要的三个组成部分,它们分别是发动机、变速箱和底盘,而如今动力和变速箱都比较容易判定,房车也动不动2.0T、3.0T,6AT、8AT,一家比一家更厚道、优秀,这个时候一些狡猾的车企就在其它方面做手脚。

  底盘,应该是很多朋友关注的盲区,因为对于多数以家用为主的消费者而言,底盘好坏只能从舒适性判断,但是舒适性的好坏没有一个明确标准,不像动力标得那么直白。虽然底盘没有类似标准,但我们可以看一看底盘悬架,比如多连杆独立就是当下很主流且口碑出色的一类,就是成本比较高,如果是说追求越野性能,使用调校得宜的整体桥也算说得进去,但有些车型价格看似不算低,但是悬架却还采用扭力梁,各位买友可要看仔细了。

  2.4.4 房车的通过性能

  最后,我们再讨论一下最小离地间隙、接近角与离去角等机动车辆的通过性指标,一辆房车的通过性能同样是参考这些性能参数。常见的通过性能参数指标有接近角、离去角、最大爬坡度、最大侧倾度、最小离地间隙、最大涉水深度等等。下面我们用更为直观的方式来展示这些参数的含义。

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