4つ打ち:全輪駆動システムを説明しました

4つ打ち:全輪駆動システムを説明しました2016年8月号の

全輪駆動システムは、カークのスターシップに非常に多くのトリブルのような自動車市場を通じて増殖しています 企業. これらのシステムは、全天候型の保証だけでなく、ドライ道路ダイナミックな利益を約束し、多くの自動車購入者は、彼らがどんな新しい車のチェックリストに不可欠であると信じます。しかし、必ずしもすべての全輪駆動システムは、同じように作られています。これにより、全輪駆動システムは、トルクを分割する方法を超えるいくつかの毛を分割します。

トルクは、その勤勉な評判にもかかわらず、怠惰です。幼児やティーンエイジャーのように、無向左、それは常に最も抵抗の少ない道を好む、挫折します。そして、自動車用語で、それが最も頻繁にタイヤを回転することを意味します。我々はスピニングタイヤを気に、私たちはそのタスクを達成するために、そのトルクを活かし、行きたい場所エンジンの仕事は、私たちを得ることですので、唯一実用的でないこと。

したがってない二輪の間が、4の間で私たちを移動する作業を分割し、全輪駆動、。どのように今日の全輪駆動車の直接トルクは様々ですが、うまくそれを行うと、適切なタイミングで適切な車輪にトルクの適切な量を配布することを意味します。

私たちは全輪駆動ではなく、四輪駆動を書いていることに注意してください。これは、これらのページに重要な区別です。各車軸が常に同じ速度で回転するように私たちの定義、四輪駆動車、主にトラックで、唯一の彼らのフロントとリアドライブシャフトをロックすることができます。そして、彼らはそれ彼らはすべての4つの車輪を運転している時はいつでもそのように行います。それは確かに、少し基本だが、かなり頻繁にそのトラックが解決することを目指して問題があります。急な、岩だらけの道をクロール同様。またはボートアップ苔に覆われた打ち上げランプがヤンク。それとも私たちのお気に入りは、ビール鎮火アリーナで車を飛び越え。

あなたの目標は、より野心的なような回っている場合は、のための単純な転送の場合よりもフロントとリアアクスルにトルクを分割するより、効果的な方法は、例えば、-あります。そのうちの一つは、電気と機械的に完全に接続し、電源1つの車軸を見送ることです。電気モーターとの前輪に動力を供給することで、ポルシェの918スパイダーは、急速に我々の定義だけでなく、全輪駆動の私達の定義だけでなく、再校正します。しかし、それは、電気駆動車軸の世界だけではないのです。性能スペクトルのもう一方の端に現れるする電動モータと電力の後輪排他的にトヨタRAV4ハイブリッドクロスオーバーです。

それらまだ初期段階にあるガス/電気全輪駆動システムは、コスト及び目的に乱暴範囲、及び電子車軸車両は外れ値です。その人気が増加しているものの、ほんの一握りは今日、米国で販売されています。

今日の全輪駆動車の多くは両方の車軸にトルク伝達を制御するための実証済みの手段であるはるかに一般的なセンターデフ、に依存しています。ほとんどは、しかし、前輪駆動パワートレインに基づいてオンデマンドシステムです。以下は、地面に力を指示するために、今日の全輪駆動車で使用される最も人気のあるハードウェアをよく見ています:

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オープンディファレンシャル

謙虚なオープンセンターデフ-シンプルで、信頼性の高い、安い-たより多くの制御とより高い効率を提供電気機械選択肢により近い絶滅に駆動されて。オープンディファレンシャル、自動変速機に見られる共通の遊星ギアセットの変化は、二つの出力(フロントとリアアクスル)に単一トルク入力(送信)を分割するが、それらは異なる速度で回転することを可能にします。まだオープン差分は2つの出力間の速度変動を制限する手段を持たないので、トルクは最小抵抗の経路をたどることが自由です。他の人が静止したまま車両が猛烈に1つの車輪スピンを有するスタックになるようにするために、従って、それは可能です。最近のほとんどの車は最も抵抗の少ないパスを閉じるため、より多くの牽引力で車輪に加わるトルクを高め、ソフトウェアおよびスリップしている車輪で反応トルクを作成するためにブレーキを使用して、既存のハードウェアの安くて効果的な組み合わせで補います。

オープン差はまた、一緒にフロントとリアアクスル、ならびに左右の車輪の両方をロックすることができ、メルセデス・ベンツGクラスのように、運転者が選択可能なロッカーと対にすることができます。ロック差動、全く差を有していない変速機に車軸及び車輪を連結する固体リンクを確立することに似ています。車輪速度に大きな差を補償するために回しながら:車両は、それは彼らが発明された理由のために戻ってその差を必要な舗装道路などの高グリップの表面に達すると、しかし、ドライブトレインは、結合して、バックします。

[+] シンプルで安価な
[ - ] トルク配分を超える制限された制御
で発見: ジープグランドチェロキーラレード、メルセデス・ベンツGクラス



トルクスプリット:把持真実

メーカーは全輪駆動システムについて話すたびに、トルクが起こっている場所について、どのような割合で常にばかげたことがあります。このことは、めったに該当する仮定に基づいて、すべての理論です。車輪スリップ現実の世界で発生した場合、トルク配分は、最終的には各タイヤで入手可能な牽引力によって決定されます。すなわち、トルクが同じくらいそれが差動構成の結果であるように、荷重伝達の機能と路面の摩擦を分割することができます。 50/50トルクスプリットに関するメーカーの会談は、それが各車軸に等しいグリップ、あなたはほとんどの全輪駆動を必要とするどのような状況で発生しにくい条件を前提とした場合。同様に、単一車軸にトルクの100パーセントを送信する機能は、一般的に反対の車軸がほとんどない摩擦で表面上のホイールを回転しなければならないという警告を言及していません。 (オンデマンドカップリングには、いくつかの他のデカップリングにより、1つの車軸にトルクの100パーセントを送ることができるように、この例外です。)両方のグリップと重量配分は常に変化しているので、引用されたトルクスプリットは、現実の世界では大部分が無意味になります。大統領候補からの約束に似として、メーカーのトルクスプリット話を考える:現実はで設定すると、結果が異なる場合があります。



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リミテッド・スリップ・センターの格差

まだ比較的単純な、これらの受動中心差が車輪に、エンジンからより多くのグリップと車軸にエンジンの動力をリダイレクトから、いずれかのトルクの変化に反応します。彼らは彼らの仕事をするために、私たちの経験では、予測可能な同盟国、すべての4つの車輪すべての時間を駆動し、物理学にのみ依存しています。センサ、アクチュエータ、ドライバの介入を前述はまだ前後トルク配分を変化させる能力を維持しながら、それらは前部と後部車軸結合する効果的な方法であることを意味します。それはまた、彼らは、比較的低コスト、重量、および複雑さを保つことを意味します。彼らはいくつかの種類があります:

粘性センターディファレンシャル

これらの差カップル密閉ハウジングの内部に合成流体に沈め一連のプレートを介してフロント及びリアドライブシャフト。車輪スリップは、一方の軸の回転速度が他から大きく変化させるときに、流体の特性は、二つのシャフトがで回転することを可能にする、変更、または、同じ速度に近いです。

[+] 安価、軽量、スムーズな婚約
[ - ] 車輪スリップロック力を生成するために必要な
で発見: マニュアルトランスミッションとスバルWRXとCrosstrek

ヘリカルセンターディファレンシャル

一般的にブランド名トルセンで呼ばヘリカル限定スリップディファレンシャルは、より複雑です。これらのユニットは、最大結合またはホイールスピンを制限し、トルク配分を変更するために摩擦板を押圧ヘリカルスパイラルパターンに切断歯とを注意深く調整された遊星歯車の配置を(DNAを考える)を使用します。エンジンからのトルクを増加させると、ロック作用を高めるために多くの摩擦を作成します。差動このタイプのロック速度はギア歯が切断される角度によって決定される:急な角度は、よりロック力を生成します。センターディファレンシャルとして使用する場合、ヘリカル限定スリップ差分は、多くの場合、フロント及びリアアクスルを駆動する歯車との間の比によって決定不等トルクバイアス効果を提供するように設計されています。

[+] エンジンの両方からの変更と滑り車輪をトルクに反応します
[ - ] 適用ギア角度及びトルクにより決定調整不可能ロック力は、ロック効果を生じるように車輪の抵抗が必要
で発見: アウディA8、ベントレーコンチネンタルGT、ランドローバーレンジローバースポーツ



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電子制御リミテッド・スリップ・センターディファレンシャル

受動限定スリップディファレンシャルと同様に機能し、これらの制限はドライブシャフトとの間の滑りことクラッチを係合するように電動式または油圧式のアクチュエータ(または両方)を使用します。ここでの主な利点は、車輪のエンジントルクや摩擦から独立して機能する能力です。センサーとコンピュータの一連の制御からの入力を使用して、これらの差分は、最高のスーツの運転条件に必要な時はいつでも完全にロックするために完全に開いからの操作の完全な範囲を提供しています。近年では、メーカーは、より多くのスリップが便利ですか、それが起こる前に先制クラッチを係合する際にはホイールスピンを防ぐことができます時期を予測するアルゴリズムを追加し、電子制御式ディファレンシャルのそのコマンドに創造的になってきました。同様に、電子制御装置は、異なる表面および侵略を駆動する異なるレベルのために、その性能を最適化する様々な駆動モードを横切る中央差動動作可変を行います。

[+] 高度に調整可能
[ - ] 複雑で、コストがかかります
で発見: スバルWRX STI



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オンデマンドのカップリング

この時点まで、私たちはすべての時間をセンターデフを介してすべての四輪を駆動システムについて話してきました。オンデマンドシステムでは、カップリングには援助のための反対の車軸に係合するまで、彼らは主に一つだけの車軸を駆動するという点で異なる動作をします。クラッチパックは、一般的に、ここで使用されているが、そう犬のギアと呼ばれる歯付きカップリングがあります。いくつかのシステムは、効率を改善するために、ドライブシャフトの両側に分離けれども多くの場合、ハードウェアは、直前の二次アクスルの座っています。カップリングが配置されている場合はいつでも、その使命は同じです。必要に応じて、徐々に支援車軸エンゲージ。

クラッチパックの結合は、摩擦ディスクにクランプ力を増加させることによって補助車軸にルーティングトルクを増大させるが、それらは唯一の第二車軸に小さな割合を駆動するので、これらのシステムは、典型的には、フルタイムのシステムよりも軽いデューティハードウェアを使用して使用します時間。 2輪駆動時にデフォルト設定することも、オンデマンドのシステムは厳しい燃費規制のこの時代にとても人気となっている理由である、効率を向上させることができます。彼らはスリップが検出される前に、二次車軸にトルクを派遣するようにプログラムすることができるので、彼らは電子制御式リミテッド・スリップディファレンシャルの利点のほとんどを提供します。

[+] フルタイム全輪駆動システムに改良された効率の相対
[ - ] ないフルタイム全輪駆動
で発見: マツダCX-5、フォルクスワーゲンゴルフR



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オンデマンドツインリアアクスルのカップリング

これらのシステムは、左右のリアアクスルハーフシャフト用の専用クラッチパックとオンデマンドのカップリングの概念の上に構築します。リアアクスルは、従来のリングとピニオンギアが、無差を収容します。クラッチが完全係合で、これらのシステムは、トラックベースの四輪駆動のように機能します。クラッチは、両方の迅速かつ部分的な関与を提供するためしかし、これらのシステムは、四輪駆動への結合、共通のを避けることができます。漸進的かつ独立して、従来の中心とリア限定スリップディファレンシャルとクラッチパック模倣車両を作動させます。

ツインクラッチシステムの別の利点は、トルクベクトル化が容易1つの車軸比を変化させることによって達成されることです。フォードのフォーカスRSは、例えば、そのフロントアクスルに使用されているものよりも2.7パーセント短いリアアクスルファイナルドライブでこのタイプのシステムを使用しています。効果は、リアトルクバイアス及びバックから増加「プッシュ」です。いつでもリアクラッチパックは、後輪がより多くのトルクを受け、前輪よりも速くターンしようとし、従事しています。どちらのクラッチは、速度差やホイールスピンを補います。しかし、より速く、特定の車輪を回転させる衝動が後ろから車をプッシュ原動力を作成します。トルクは、同様にリアアクスル間で左右に分割することができます。それをすべて一緒に入れて、あなたは、フォーカスRSのドリフトモードを取得し、我々はほとんどそれよりも全輪駆動のために、より説得力のある引数を考えることはできません。

[+] 固有の左/右トルクバイアス、トルクベクタオフセットギヤ比で可能です
[ - ] 重負担クラッチは慎重な熱管理を必要とします
で発見: アキュラTLX、フォードフォーカスRS


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