2.1 传动系统概述
传动系统就是将发动机所产生的动力,经由一连串构件传递到车轮,以驱动车辆行进的系统,如图2-1所示。依发动机及驱动轮位置的不同,可分为前置发动机前轮驱动(Front Engine Front Drive Type,简称FF式车)、前置发动机后轮驱动(Front Engine Rear Drive Type,简称FR式车)、后置发动机后轮驱动(Rear Engine Rear Drive Type,简称RR式车)、中置发动机后轮驱动(Middle Engine Rear Drive Type,简称MR式车)、四轮驱动(Front Engine 4 Wheel Drive Type,简称4WD式车)等驱动方式。
目前小型车以前置发动机前轮驱动车占大多数,但各驱动方式的主要构件则是大同小异的。主要由离合器、变速器、传动轴(FR式车)或驱动轴(FF式车)、万向节、滑动接头、差速器、主减速器及车轴总成等组成。
图2-1 FR/RR/FF/4WD/MR式车发动机和驱动轮的布置图
一 前置发动机后轮驱动式(FR式车)传动系统
图2-2所示为FR式车传动系统,发动机动力系统经由离合器→变速器→滑动接头→万向节→传动轴→主减速器→半轴→后轮,以驱动车辆前进。
1 FR式车的优点
(1)车辆质量前后分配接近理想,前轮50%,后轮50%。
(2)起动加速或爬坡时,由于驱动轮(后轮)负载增加,牵引性能较FF式车强。
(3)因为前轮只负责转向,不负责驱动方面的设计要求,发动机室空间较小,因此前轮的设计较简单,构件间的强度、精密度较易确保。
图2-2 FR式车传动系統
2 FR式车的缺点
(1)需要在车底板下穿过一根很长的传动轴,车辆重心较高,车厢内的空间也因而缩小。
(2)发动机采用纵置(即发动机曲轴与车身呈纵向),动力在传动过程中须进行90°的转变,动力传动效率较低。
(3)FR式车靠后轮推动车身前进,故行车方向性较差。
二 前置发动机前轮驱动式(FF式车)传动系统
图2-3所示为FF式车传动系统,发动机动力系统经由离合器→变速器→主减速器→滑动接头及万向节→驱动轴→万向节及前轮,以驱动车辆行进。
图2-3 FF式车传动系统
1 FF式车的优点
(1)无须在车底板下穿过一根很长的传动轴,这样可降低车辆重心,减轻质量,而车厢亦较宽敞。
(2)发动机大多横置(即发动机曲轴与车身呈横向),可有效利用发动机内部空间,动力在传动过程中不用进行90°的转变,动力传动效率高。
(3)FF式车借由前轮牵引车身前进,而非靠后轮推动前进,故行车方向性较好。
2 FF式车的缺点
(1)前轮既要负责转向又要负担驱动,因此前轮轮胎负载很大,且制动力的负担也相对增大,前后轮制动力较难平衡。
(2)如图2-4所示,若以等量半径转弯,当逐渐加速时,前轮的偏离角比后轮大,出现转向不足的现象,亦即转向盘的角度不变,但行驶轨迹向外侧扩张,导致转弯困难;在发动机制动时,前轮的偏离角又会小于后轮,出现转向过度的问题。
图2-4 FF式车传动系统转向倾向
三 后置发动机后轮驱动式(RR式车)传动系统
图2-5所示为RR式车传动系统,大多以大型车为主,主要是为减轻前轮负载(前轮只负责转向),并将动力(发动机)与传动系统设计在车辆后端。
图2-5 RR式车传动系统
1 RR式车的优点
(1)没有FR式车须在车底板下穿过一根很长的传动轴的缺点,较FR式车在传动过程中节省动力。
(2)车厢空间可有效利用。
(3)后轮驱动,爬坡性能强。
1 RR式车的缺点
(1)因发动机、变速器等构件距驾驶室较远,故操作不便。
(2)发动机本身产生的热量不易发散。
(3)前座乘客无发动机室,可作为撞击时的安全屏障。
四 中置发动机后轮驱动式(MR式车)传动系统
图2-6所示为MR式车传动系统。
图2-6 MR式车传动系统
1 MR式车的优点
(1)发动机与驱动轮很接近,所以无须传动轴。
(2)发动机、变速器等质量大的机件集中于车身的重心部位,在转弯时,可减少车身的平摆效应(俯视车身,以车身重心为中心旋转的动作方向),因而转向盘操作灵活,运动性好。
2 MR式车的缺点
(1)发动机的隔音和绝热困难。
(2)车厢空间无法充分利用,且调整和检修较为困难。
五 前置发动机四轮驱动式(4WD式车)传动系统
图2-7所示为4WD式车传动系统。它主要是为适应各种不同路况的驱动需求而设计的。其缺点是传动系统较长且较重、构造复杂、驱动力传递效率差、噪声大等。
图2-7 4WD式车传动系统
4WD传动系统可分为全时四轮传动(Full-time4WD)、分时四轮传动(Part-time 4WD)、实时四轮传动(Real-time 4WD)3类。
(1)全时四轮传动:其前、后轮的传递扭力之比在制造时已设定,且无论任何路面,四轮皆以此扭力比同时传递动力。
(2)分时四轮传动:当路况恶劣(如雪地、湿滑路面),以致前轮失去牵引力时,由驾驶人操作开关,将一般的前轮驱动变成4WD。
(3)实时四轮传动:在一般路况行驶时,以前轮驱动方式传递动力,保持良好的方向操控性;若突遇雨天或泥泞地时,驾驶人不必判断路况是否需要4WD,系统会自动变成4WD,以增加牵引力,并省去操作上的麻烦,而且由2WD转换成4WD的过程相当平稳,没有振动的感觉,使行车舒适感倍增。
头脑风暴
◎为何近代小型房车大多采用FF式车传动系统?