汽车传动系统详细讲解

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  以前我们介绍过汽车车身尺寸的意义和汽车心脏发动机的基本构造，然而汽车要行驶在道路上必须先使车轮转动，要如何将发动机的动力传送到车轮并使车轮转动？负责传递动力让汽车发挥行驶功能的装置就是传动系统，汽车没有了它就会成为一台发电机或坐人的空壳，并且还是一台烧钱的机器了。




    在基本的传动系统中包含了负责动力连接的装置、改变力量大小的变速机构、克服车轮之间转速不同的差速器，和联结各个机构的传动轴，有了这四个主要的装置之后就能够把发动机的动力传送到轮子上了。

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传动系统与发动机配置——前置发动机四轮驱动



    在近年来，四轮驱动的产品随着WRC赛事以及SUV产品的风行而成为消费者所熟悉的驱动系统。



『奥迪的quattro全时四驱系统，技术非常先进』   

　　在汽车的运动之中，所有的驱动力量与制动力量，都是靠着车轮与地面之前的摩擦力而产生，因此若能够将四个轮子的摩擦力发挥到极限，将能具有较佳的操控性能、运动性能，在驾驶表现与安全性上有更出色的表现。



『quattro全时四驱系统的托森中央差速锁』  



『托森中央差速锁的不同工作状态』  

　　前置发动机四轮驱动系统是最常见的配置，在变速箱的后面再加装一具称为“分动箱”的动力分配装置，依照设定的比率将动力传送到前、后轮轴，使汽车的四个轮子获得动力。

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传动系统与发动机配置——前置发动机后轮驱动


    这是汽车最为传统的布置方式，发动机和部分传动装置被安装在车头的发动机室内，再以传动轴将动力传送到后轮去。



『宝马5系是典型的前置后驱车型』

　　由于传动系统中的差速器和轮轴都是装置在车辆的后轴，再加上发动机都是采取纵向放置在发动机室里面，使发动机的重心落于前轮轴之后，而且体积越大的发动机的重心会落在越后面的位置，车辆的前、后轴因此获得良好的配重比率。一般车型的后轴须要承担大约47％的车身重量，因此以后轮驱动的车辆驱动轮获得较高下压力，让行驶在陡坡或是连续的弯道中的车辆能够获得更佳的操控性能。

　　由于发动机的重心落于前轮轴之后，因此前置发动机后轮驱动(FR)车辆可以视为发动机放置在车头的中置发动机后轮驱动(MR)车辆。也因此近年来有些高性能的前置发动机后轮驱动(FR)车在配置体积更大的发动机之后，即标榜为前中置发动机后轮驱动(F-MR)车辆。

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　　在传动系统中包括了变速箱、差速器、传动轴三项重要的组件。传动系统的任务就是将发动机的动力传送到车轮。由于汽车的发动机在车身上摆设方式的不同，使得发动机与传动系统的组合有多种形式。多数的组合方式与汽车的用途或性能要求有关。常见的组合方式有前置发动机前轮驱动(FF)、前置发动机后轮驱动(FR)、中置发动机后轮驱动(MR)。

传动系统与发动机配置——前置发动机前轮驱动



    这是近代汽车最多采用的驱动方式。发动机和传动系统都被安装在车头发动机室内，这样的安排使前轮要负责传动，而不再只有负责转向的工作。由于前轮同时负担传动和转向的工作，使车辆在转向时的控制变得简单，因此前置发动机前轮驱动(FF)的车辆在行驶时的安全性比其它方式来得高。

　　由于前置发动机前轮驱动(FF)车的发动机和传动系统都被安装在车头发动机室内，因此汽车主要的重量都集中在车头的部位，这样的情形让前轮必须负担较多的重量，而后轮负担的重量则少了许多，前轮大约要承担62％左右的车身重量。

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    前面介绍了汽车传动系统的基本构成，我们知道了发动机的动力如何传递至车轮。其实，传动系统与发动机的配置，有很多形式，主要有两轮驱动和四轮驱动之分，每种驱动方式都有其特点，也都满足了不同行驶状态的需要。


传动系统与发动机配置

　　在具备了基本的传动系统组件之后，汽车工程师会依据车辆使用目的的不同，将传动系统设计为二轮驱动(2WD)或四轮驱动(4WD)的型式。

　　◆ 二轮驱动

　　仅有车子的前轮或后轮可以接受到动力，让车轮产生转动而使车辆前进或后退。

　　此驱动模式有以下四种具体形式：前置发动机前轮驱动(FF)、前置发动机后轮驱动(FR)、中置发动机后轮驱动(MR)、后置发动机后轮驱动(RR)。

　　◆ 四轮驱动

　　就是车辆的四个轮子都可以接受到动力，让车轮产生转动而使车辆前进或后退。

　　在变速箱的后面再加装一具称为“分动箱”的动力分配装置，依照设定的比率将动力传送到前、后轮轴，使汽车的四个轮子获得动力。

　　目前市面上销售的四轮驱动(4WD)汽车当中，发动机装设位置属于前置、中置、后置者均有。

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四、传动轴

　　由发动机输出的动力，经过变速系统的转换之后，传送至驱动轮，方能够对车辆产生驱动力。而负责将动力传送至驱动轮的机构，便是传动轴。而依据不同的传动系统配置，还可以分为传动轴与轮轴等两种。

　　传动轴



    在前置发动机后轮驱动（FR）或是前置发动机四轮驱动车型之中，由于后轮需担负驱动的工作，因此必须将动力传动到后轴的差速器，以进而将动力传输至后轮。这只穿过整个车体下方的长连杆，便是传动轴。而在前置发动机前轮驱动车型（FF）、后置发动机后轮驱动车型(RR)、中置发动机后轮驱动车型(MR)，这三种传动方式的汽车上则没有装设传动轴，变速箱与差速器的动力输出后，便直接连接轮轴。

　　轮轴



    将动力从差速器传送到轮子的轴。轮轴亦称为“半轴”或“驱动轴”。在一般前置前驱的车辆上，传动系统的配置便如图所示，发动机、变速箱及差速器是连接在一起的，直接连接轮轴后，将动力直接传递至左右车轮，以驱动车体。

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三、差速器

    在解决了车辆动力传递的问题之后，汽车工程师又碰到了另外的一个问题——转弯。当车辆在转向时，左、右二边的轮子会产生不同的转速，因此左、右二边的传动轴也会有不同的转速，于是利用差速器来解决左、右二边转速不同的问题。



    转弯，除了必须要有转向系统的辅助之外，还必需在传动系统上进行调整。原因在于，当车辆过弯时，位于内侧的轮子所走的路径较短，位于外侧的轮子所走的路径较长。在同样的时间内经过这样的路径，左右两侧的车轮势必面对着转速不同的问题。如果没有一个特殊的机构来处理，将造成车辆在转弯时发生转不过去的窘境；即便用力地转了过去，也会有着车轮严重磨损的问题。此时，差速器便被导入汽车的传动系统之中。

    由图中可看出，差速器是由许多齿轮组所构成。当直行时，左右车轮的转速相同，其内齿轮组并未发生作用，如同左右车轮以同一轮轴运转。当车辆进入弯道时，左右车轮的转速差异，便由中间齿轮组的转动来吸收，使其可以顺利地过弯。

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　　液体扭力转换器：在主动叶轮与被动叶轮之间，利用液压油作为传送动力的介质。将动力自输入轴传送到对向的输出轴，经由输出轴再将动力传送到自动变速箱。

　　由于液压油在主动叶轮与被动叶轮之间流动时会消耗部份的动力。为了减少动力的损失，在主动与被动叶轮之间加入一组不动叶轮使能量的传送效率增加；以及在液体扭力转换器内加入一组离合器，并在适当的行驶状态下利用离合器将主动与被动叶轮锁定，让主动与被动叶轮之间不再有转速的差异，进而提高动力的传送效率。

　　自动变速箱：以行星齿轮组构成换档机构，利用油压推动多组的摩擦片，去控制行星齿轮组的动作，以改变动力在齿轮组的传送路径，因而产生多种不同的减速比率。

　　电子控制系统：早期的机械式自动变速箱的换档控制是以油压的压力变化去决定何时做换档的动作，即使经过多年的研究及改良，机械式自动变速箱的换档性能仍然不尽人意。于是电子式自动变速箱便因应而出了。为了使换档的时机更加的精确，以及获得更加平顺的换档质量，各汽车制造厂均投入大量的资源，针对自动变速箱的电子控制系统做研究。