四驱讲堂丰田篇

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分時四驱


  结构简单、稳定可靠的分时四驱系统自越野车诞生起就成为硬派越野的标配。









  丰田四驱系统的起源要追溯要上世纪40年代,因二战而遍布全球的威利斯在日本本土化改造后,以丰田的“JeepBJ”系列为开端,并逐渐发展成为享誉全球的Land Cruiser陆地巡洋舰系列。结构简单、稳定可靠的分时四驱系统自越野车诞生起就成为硬派越野的标配。时至今日,依旧是丰田多数硬派车型所使用四驱形式,覆盖从入门皮卡到高端豪华SUV的全线车系。
  现代越野车中,分时四驱都意味附带低速四驱功能,通过低速齿轮倍数级放大扭矩输出,实现困境中的翻山越岭,但低速四驱并不是随着分时四驱与生俱来。被认为是丰田L C系列正式起源,诞生于1951年的BJ系列在诞生之初就没有低速挡位,直到多年后丰田正式有了Land Cruiser之名,才完善了分时四驱结构下的双速四驱功能。
  四驱模式下的前后轴刚性硬连接是四驱动力输出稳定的基础,纯机械传动的可靠性还包括分动箱的换挡杆的机械式切换,但近年来,除了坚持这种机械精神的L C70系列以及复古造型F JCrusier,大部分分时四驱车型四驱的切换已经通过电控的方式实现,甚至还可以实现在行驶过程中的一键切换,极大提升了切换时的便捷性。

  全尺寸皮卡——坦途所使用的分时四驱系统名为“Shift-on-the-Fly”,由世界著名传动系统供应商博格华纳提供。



  比如全尺寸皮卡——坦途所使用的分时四驱系统名为“Shift-on-the-Fly”,由世界著名传动系统供应商博格华纳提供。分动箱采用电磁式同步系统,在行驶过程中同步前轴和后轴的速度,之后将它们锁定一起。与传统的硬性同步系统不同,博格华纳的电磁式同步系统实现了两轮驱动与四轮驱动之间的流畅、安静和稳定的转换。



  众所周知,三菱的超选四驱将分时四驱和全时四驱融为一体,成为越野江湖中特立独行的存在,并让帕杰罗名震江湖。其特点是在4H全轮驱动模式下具有中央差速器,可以在公路行驶,提升山路行驶的操控性和稳定性。





  丰田Sequoia(红杉)是为北美市场打造的全尺寸S U V,但有别于与近代款红杉同平台坦途所使用的分时四驱系统,其四驱分动箱加入了托森中央差速器,在4H模式下实现稳定四轮驱动的同时,因具备前后差速功能,可以用于公路行驶。这种四驱形式因近似于三菱超选四驱,所以被国内用户称之为“丰田超选四驱”(非官方定义)。


全时四驱


  代表车型:LC100/LC200/ 普拉多/ Fortuner/ 4Runner /Tacoma
  虽然分时四驱至今依旧是传统硬派越野车的基础,但以机械传动为核心的“托森中央差速器”的出现,在不牺牲稳定性的基础上,推动了现代越野车从分时到全时的华丽转身,至今已然成为丰田高端越野车的标配。



  “托森”是美國人发明的具有机械自锁的中央差速器结构,并被奥迪以quattro之名发扬光大,最早的Torsen的核心是涡轮/蜗杆齿轮单向传动原理,并逐渐演化为多种形式。在2000年左右,托森的专利被丰田收入囊中,并随后在旗下控股公司捷太格特生产,成为丰田L C继续驰骋全球的有力保障。自2003年起,以托森为核心的全时四驱系统开始搭载于LC100以及换代的LC120普拉多。



  以机械传动为核心的“托森中央差速器”的出现,在不牺牲稳定性的基础上,推动了现代越野车从分时到全时的华丽转身,至今已然成为丰田高端越野车的标配。

  自2007年的LC200则把丰田L C的豪华性再度提升,除了稳定可靠的以托森中央差速器为核心的全时四驱,还搭载了具备强大脱困和攀爬性能的蠕行模式。
  丰田目前所使用的托森结构并非传统的涡轮蜗杆,而是一种行星斜齿轮结构,主要包括差速器外壳、行星齿轮架、行星斜齿轮、太阳轮、环形齿轮接合齿、太阳轮接合齿及离合器盘等组成,整个结构被称之为TORSEN T-3型。
  和普通开放式差速器原理一样,前后轴差速主要通过行星齿轮的自转抵消,但行星斜齿轮在差速工作自转的同时,会发生轴向的位移,通过力的传递,环型齿轮、太阳齿轮、行星齿轮就会挤压对应的离合盘,从而限制相对运动。正常行驶过程中前后扭矩分配为40:60,当前轮发生严重打滑时,托森抑制限滑的同时发生扭矩调节,前后轮最高可调节到29:71;当后轮严重打滑时,前后扭矩分配可达到53:47。

适时四驱


  代表车型:汉兰达/ 荣放RAV4
  在城市SUV中,丰田以RAV4和汉兰达为代表,采用依靠多片式离合器实现的适时四驱系统。基于横置发动机的结构,日常行驶以前驱为主,公路行驶时具有很高的燃油经济性,也具备一定轻越野能力。





  RAV4诞生于1994年,开启了紧凑级城市SUV的先河,老款的RAV4采用以粘性联轴节为核心的四驱系统,粘性联轴节(耦合器)中充满了硅油和离合叶片,联轴节一端与前轴连接,一端连接后轴,铺装路面前驱行驶状态下,前后轮转速无差异,当前轮出现打滑时,前后轮过大差速会导致耦合器中叶片搅动,硅油受热凝固,限制耦合器中叶片的相对转动,从而将部分动力传递至后轮。这种适时四驱系统结构简单,但缺点是四驱反应迟滞,且分配不稳定,越野脱困能力有限。
  近两代的汉兰达和RAV4的四驱系统被称为“动态扭矩(分配)控制系统”,四驱结构的核心和普遍采用的“博格华纳”以及“瀚德”类似,正常驱动前轴为主,越野脱困环境下,通过多片离合器的主动控制,后轮原理上最高可获得50%的动力分配。汉兰达可以手动锁止中央差速器,RAV4则有多种驾驶模式可以选择。
  同时,2.0L动力的R A V4顶配车型采用“动态扭矩矢量控制系统”,其核心是多了两个电磁联轴器,其一可以在高速平稳行驶时完全断开后轴连接,实现100%前轴驱动的省油模式;其二是在越野环境或是弯路驾驶过程中,可以实现0~100%左右后轮间扭矩的分配,实现更好的转向操控,并具备一定的越野脱困能力。



  RAV4和汉兰达配备适时四驱,日常行驶以前驱为主,公路行驶时具有很高的燃油经济性,也具备一定轻越野能力。



  RAV4双擎车型采用E-Four电四驱,最大的特点是除了汽油发动机机,前后各有一台电机驱动,起步时以4WD形式向后轴提供更多动力,而在正常行驶或减速时自动变为2WD降低油耗并回收能量,整套动力系统的特点灵敏高效,但更偏重的是公路驾驶的动力性能和日常燃油经济性。


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