三菱LANCER

三菱LANCER 三菱LANCER 植测诠断 三菱LANCEREVOLUTIONIX车全轮驱动系统结构原理分析 海南大学机电工程学院(571737)何金戈 三菱LANCEREVOLUTIONIX车是LANCEREVOLUTION 的第l2款车型,搭载2.0LMIVEC(三菱汽车智能可变气门电 子控制)和中冷涡轮增压的4G63发动机,主动安全装置配备了 三菱着名的S-AWC(超级全轮驱动控制)系统,融合了主动式中 央差速器ACD(ActiveCenterDifferentia1)系统,主动偏航控制 AYC(ActiveYawContro1)系统,ABS.由于ABS大家已经了解, 下面就ACD系统和AYC系统的结构和原理予以分析. 1系统组成 LANCEREVOLUTIONIX车全轮驱动系统由前桥限滑差 速器,主动式中央差速器(ACD系统)和主动扭力分配式后桥差 速器(AYC系统)3部分组成(图1). 2前桥限滑差速器的结构与工作原理 前桥限滑差速器的功用是,在车辆直行时向前桥的左右半 轴分配均等转矩,转向时实现差速功能,在前桥左,右轮所处的 地面附着力差异较大时起到限滑作用,有效防止附着力小的车 轮空转打滑. 前桥限滑差速器采用螺旋齿轮型防滑差速器.如图2所 示,前桥限滑差速器由4个较长的小齿轮,4个较短的小齿 轮,3个止推垫圈,半轴齿轮A和B,及壳体A和B组成.较长 的小齿轮与半轴齿轮B和较短的小齿轮接触,而较短的小齿轮 与半轴齿轮A和较长的小齿轮接触.其工作原理如下. 传感器 图1全轮驱动系统构成 58汽车维护与修理2010?6 坐 壳体 图2前桥限滑差速器的结构 (1)直行过程中的运转.车辆在前进直行过程中,差 速器壳体与驱动轴以相同转速转动,它们作为一个整体 转动,内部没有相对运动.在此状态下,驱动力的传递如 图3所示:差速器壳体一较长与较短的小齿轮一半轴齿 轮A与B一驱动轴.当左右半轴无转速差时,左,右半轴 转速与差速器壳转速均相等,此时左右行星齿轮和相应 的半轴齿轮之间无相对转动,差速器壳,左右半轴如同整 体在一起转动,此时从差速器壳上分配到左右半轴上的 转矩是等分的. (2)差速状态下的运转.当左右车轮的摩擦因数几乎 相同,且左右车轮的转动情况有轻微差别时(如正常转向 时),半轴齿轮A与B的转速也将出现差别.在此情况 下,较长与较短的小齿轮以相反方向同时转动,半轴齿轮 图3车辆直行时前桥限滑差速器的运转情况 A与B旋转并补偿其转速差别,其工作情况如图4所示.此 时,与普通的差速器一样,高速侧由于差速器壳的转动而加 速,低速侧将被相应减速,从而实现差速功能. 高速 侧 图4差速状态下前桥限滑差速器的运转情况 (3)防滑差速状态下的运转.当左右车轮的载荷由于路 面状况或由于急转弯变得不平衡时,半轴齿轮A与B的驱 动转矩将发生变化.如图5所示,由于半轴齿轮A和B分别 通过较长和较短的小齿轮接触,齿轮之间互相影响,从而在 较长的小齿轮和半轴齿轮B,以及较短的小齿轮和半轴齿轮 A之间产生接触作用力(F与门.在接触反作用力轴向方向 上的分力(n和)推动并拉伸半轴齿轮A和B.由于这个作 用力,半轴齿轮A和B被推向推力垫圈(壳体)并产生摩擦 力.在接触反作用力径向方向上的分力(凡和. )将较长的小 齿轮和较短的小齿轮推向差速器壳体(壳体A和B).这个作 用力将在较长的小齿轮,较短的小齿轮及差速器壳体(壳体 A和B)之间产生一个很大的摩擦力.4个齿轮(小齿轮J中, 在产生接触反作用力(F和.门的齿轮上同样将产生摩擦力. 根据输入到差速器壳体的驱动力矩的不同大小,这些摩擦力 将在每部分产生摩擦力矩,且产生的防滑差速器的力矩与输 入力矩成正比. 马区I力 侧 止 向前 植测诠断 3主动式中央差速器(ACD系统)的结构与工 作原理 如图1和图6所示,主动式中央差速器由锥盘式差速 器和多片式防滑离合器组成.锥盘式差速器安装在前差速 器前部,多片式防滑离合器安装在分动器中的前差速器的 后部.防滑离合器采用轴到轴联接,即离合器片和离合器 盘分别与锥盘式差速器的左右锥齿轮相连,而左锥齿轮与 前桥限滑差速器输入齿轮相连,右锥齿轮与后桥差速器输 入齿轮相连. 图6ACD的组成 利用主动式中央差速器,4WD,ECU可以使防滑离合 器预见性地主动介入控制前,后轴动力的分配,将前后轮 差速限制力控制在自由状态到完全联接的范围内,实现高 水平操纵响应性能和牵引性能的系统.控制模式分为干燥 的铺装路面的TARMAC模式,湿滑或未铺装的路面的 GRAVEL模式,以及积雪道路的SNOW模式3种,其主要 区别在于反馈控制,加速控制,减速控制的控制逻辑强弱 不同. 4WD—ECU将传感器采集的车速,加速度,侧向加速 度等信号进行分析之后,根据车辆的行驶状况,以电信号 的形式输给液压系统,进而控制液压泵工作.液压泵将电 半轴齿轮A半轴齿轮B 图5防滑差速状态下前桥限滑差速器的运转和受力情况 信号转换为压力值,控制作用在离合器片上 的压力大小,改变多片式离合器的压紧力,从 而控制前后轴之间的动力分配比.在加速和 减速过程中,活塞根据液压单元传递的油压 向右移动,以连接液压多片式离合器(摩擦片 和摩擦盘),并尽可能将中央差速器设置为直 接接合状态,改善加速性能和减速过程的稳 垫片定性.在转向过程中,液压单元传递的油压中 断,活塞向左方移动以松开液压多片式离合 器,并使中央差速器处于自由状态以改善转 汽车维护与修理2010?659 植潮诠断 向性能,避免转向制动.如果车速高于5km/h时驻车制动器仍处于拉 起状态,液压多片式离合器也将被松开而尽可能使中央差速器处于自 由状态. 4主动扭力分配式差速器(AYC系统)的结构与工作原理 后桥采用主动扭力分配式差速器,又称为可传递扭矩式差速器,可以 对后轴的左右车轮重新进行动力分配,AYC系统通过设置在后差速器内 的扭矩转移机构,由4WD—ECU根据车辆行驶状态控制左右后轮的驱动 力差,控制作用于车体的旋转力矩,提高转向性能.除了提高转弯性能以 外,AYC系统还可以增加内侧车轮的驱动力,起限滑差速器的作用,在高 速转弯时就可以防止车轮出现打滑. 如图7所示,后桥差速器主要由差速器机构,加速/减速齿轮机构和 两对湿式多片式离合器组成.差速器机构采用行星齿轮式差速器,主要作 用是在汽车转弯时,允许内车轮和外车轮之间存在转速差,起到普通差速 器的作用;加速/减速齿轮机构使左右湿式多片式离合器的转速与右车轮 加速齿轮 图7主动扭力分配式差速器(AYC系统)的结构 转速相反来加速或减速;湿式多片式离合器使转矩从高速车轮移至低速 车轮,左离合器工作时,减速齿轮使转矩从右车轮向左车轮移动,右离合 器工作时,加速齿轮使转矩从左车轮向右车轮移动,传递的转矩取决于离 合器的压紧力. 在可传递扭矩式差速器中,加速/减速齿轮是常啮合的,且与来自 差速器机构的输入速度相关.左右离合器的内板分别与加速/减速齿轮 相啮合.左离合器内板与减速齿轮相啮合,起到减速传动作用;右离合 器内板与超速齿轮相啮合,起到加速传动作用.另一方面,左/右离合器 的壳体侧(外板)与右后半轴集成在一起,由此便构建了2个湿式多片 式离合器,由于驱动力总是从湿式多片式离合器的高速侧移向低速 侧,且传递的驱动力与离合器推力成正比,从而来控制左右侧扭矩的 偏移方向和大小,改变后桥作用于两侧车轮的驱动力,使车身产生旋 转力矩,提高转向性能. 60汽车维护与修理2010?6 主动扭力分配式差速器(AYC系统)的工 作原理如下: (1)左离合器工作.如图8所示,车辆直 行时,左右两侧车轮转速是相同的,当左离合 器工作时,左离合器内板由于与减速齿轮相 啮合而被减速,因此其转速低于与右后半轴 图8左离合器工作时 集成在一起的离合器的壳体侧(外板),由于 驱动力总是从湿式多片式离合器的高速侧移 向低速侧,因此部分右车轮驱动力便流向左 侧,从而使左车轮的驱动力增大.车辆由于左 右两侧车轮驱动力不同,产生向右侧横摆力 矩,使车辆具有向右偏航的趋势. (2)右离合器工作.如图9所示,当右离合 器工作时,右离合器内板由于与超速齿轮相啮 合而被增速,因此其转速高于与右后半轴集成 在一起的离合器的壳体侧(外板),由于驱动力 总是从湿式多片式离合器的高速侧移向低速 侧,因此部分左车轮驱动力便流向右侧,从而 使右车轮的驱动力增大.车辆由于左右两侧车 轮驱动力不同,产生向左侧横摆力矩,使车辆 具有向左偏航的趋势. 图9右离合器工作时 (收稿日期:2010-04—18)