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穿越V型沟 越野教室防滑篇

2020-07-28 点赞:601 浏览量:628

V型沟是最常见的越野地形,如何穿越攸关悬吊与传动系统设计的好坏,你的SUV可以安然通过吗?                                        

之前越野教室单元讨论过悬吊,悬吊行程越大,对于障碍起伏克服的能力也就越强,不过它还需有个相辅相成的系统来匹配,就是所谓的差速防滑系统。如果只是单纯的讨论传动系统中的防滑设计,恐怕读者无法完全了解,因此我们以越野时最常见到V型沟障碍实地讲解。

动力由无效轮流失
让动力回流有效轮

当轮胎悬空,或是因地形与越野状况导致重心移转,承受车重的轮胎因为被压着,所以动力可以顺利输出,轮胎也能产生传动力,足以让车子前进,反之如果该轮没有受力,此时轮胎会不断的空转,动力由此流失,车也无法前进。

汽车拥有四个车轮,当车辆处于过弯时,外侧轮一定会转的比内侧轮快,因为外侧轮与内侧轮有了速度差的产生,解决速差的办法就是设置差速器,差速器由两组给动力轮的伞齿夹着两个行星齿对立着,整体总成由外环齿带动。动力由外环齿进入驱动总成,对立的两个伞齿则可以进行不等速的转动,这就是整个差速器的构成。

应付左右轮的速差需要差速器,应付前后轮的速差,显然也需要差速器,以前的车只有前后轴有差速器,后来因为急弯制动现象(也就是齿轮互咬)过于明显,所以后期的车都陆续追加了中央差速器,如此一来过弯变得更为顺畅,转向也更明确,推头现象被有效改善。

生命是会寻找出路的,在能量的世界中,能量总是会寻找阻抗最低的部位发散,水压、电力,甚至是在传动系统也是一样,悬空轮、打滑轮,阻抗小、磨擦力小、抓地力小的轮胎,我们统称为「无效轮」,动力皆由此流失,此时有效轮反而得不到动力,解决方式就是限滑,使用LED防滑差速器。现今四轮传动的SUV有三个差速器,严格来说需要三个防滑系统才够完整。

解决动力由差速流失
轻鬆破解V型沟

装设LSD防滑差速器或是改装locker差速锁定装置,都是解决动力由打滑轮流失的方法。 现今新式的SUV大多有了电子控制的防滑系统,普遍用来应付雪地、沙地、泥泞等路况。而我们以V型沟来做範例,当是最严格的检测。读者必须清楚爱车的差速器设置,準备突破较深的V型沟时,有可能对前后防倾桿连桿(俗称李仔籤)产生伤害或是轮胎行程会受影响而无法下降,因而悬空无法接触地面产生抓地力,造成轮胎空转动力流失。若不拆除即进行穿越大型V型沟,甚至将有可能导致李仔籤被拉断。

穿越V型沟时,前后悬吊会出现最大舒张和最大内缩,这对于原厂车来说不会有太大的安全问题,因为减震筒会限制着悬吊行程;但对于悬吊加高或是车身加高的车辆来说,如果还是出现对角轮悬空,将有可能迫使轮胎磨到内轮弧、车身等,严重者甚至使得中央传动轴出现过大折角,导致十字接头受损。

V型沟或壕沟都有潜在的危险,在进入V型沟时,会遇到第一个折角,也就是水平面和壕沟坡面所成的夹角,会形成车子下沟时车腹的翻越角,翻越角不足会顶到底盘。相对的,上沟时还会再遇到一次翻越角的问题,如果在翻越角不足的情况下硬闯,那幺上沟时有可能会变成顶腹乌龟或是翘翘板。第二是确认V型沟的夹角,如果小于60度,任何车下去将形成侧翻,V型沟垂直深度越深,夹角必须越大才好,否则上沟亦会相当困难。

V型沟穿越技巧

或许您的爱车进行过改装,在面对稍具深度的V型沟时,若是直接深入,进入角不足的情况仍会发生,因此穿越V型沟的第一前提就是斜切入与沟成夹角为30-45度之间,角度过小无济于事,车头一样会顶到,过大则有可能造成横的陷入沟内,车身严重侧倾甚至躺下挂点,而且开不出来。

假设前方横着一条V型沟,驾驶者以十点钟方向切入,此时排入中差锁定档位后,确认切入角度无误后缓缓下入壕沟。



首先左前轮会先接触到沟底,接着缓缓加油门,方向盘开始左打让左轮接触到对面坡地,这时双手轻握方向盘拇指不可扣上,因为前轮在触底后开始攀爬时,方向盘会剧烈扯动,很有可能会造成您的手腕受伤。


接着方向盘打直并开始攀爬,待右后轮由沟底而上接着左后轮触着沟底时,开始右打方向盘直接爬上壕沟,整个行径过程有点像「Z」字型,为的是克服进入角和离去角的不足。当然,壕沟不及胎高时或宽度较窄时,是不必如此费事的,大可45度切入直接通过,例如本文示範的V型沟很窄,就可以直接通过。


以上过程中,当左前轮跨在对面坡,右后轮处于进入坡时,就会出现对角轮悬空的状态。这时就需要差速防滑或是差速锁定的设计。现今欧系高级SUV大多设有电子防滑装置,也就是以ABS系统对打滑轮进行点放的煞车,迫使动力回流到有效轮上,进而达到脱困的目的。


在穿越V型沟时,当出现对角轮悬空的状态,此时悬空轮胎在空转一至两圈后,电脑即可侦测到四轮速差,由于车速几乎为零,因此电脑会断定为打滑状态,进而执行防滑控制。等待通过沟底的对角悬空轮时机一过,驾驶者可以略补油门,快速攀爬出V型沟。这番道理延伸到雪地、沙地、泥泞都是一样的,四轮中的有效轮与无效轮总是此起彼落的发生,拜科技所赐,该由前中后哪颗差速器执行锁定防滑,就让电脑去运算吧!

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限滑差速器(Limited-Slip Diffs.)

一般LSD大都是以离合器片原理,利用多层的弹性钢片挤压差速器内行星齿轮的侧齿轮,而补回因差速作用所流失的部分动力。因车种或用途不同,一般LSD的受力负载超过30%~40%就会打滑脱离与侧齿轮的咬合。常见使用车型有Jeep Wrangler、Toyota Tacoma等

Jeep车系的原厂防滑就是採用离合器片LSD。一般日系pick-up后差LSD也多是这类型式。LSD驱动效果与最终齿轮比及轮胎尺寸相互搭配,否则LSD的内部挤压工作,会相对加重差速齿轮的受力。

中央限滑差速器(Center Lock)

一般可切换2WD/4WD的车种,都会有中央差速系统装置,中央限滑装置就是分配前、后轴驱动力的输纽。一般当中央差速锁定时,可将前后轴的驱动力比率调整为50:50,或依厂牌、设计不同可调整至40:60、35:65...等(例如:TOD扭力分配)。

国产SUV如Ford Escape、Mazda Tribute、Nissan X-Trail、Hyundai Tucson,这些车款的中差锁定多採VCU(黏性耦合器),或以电磁阀控制强制耦合,韩系SUV皆採中差TOD扭力分配,利用类似VCU的电流控制耦合程度。

强制性限滑差速器(Power Locker)

由于LSD基于安全考量,因此驱动效率有限,无法挑战高难度障碍地型!因此需要强力驱动效率的限滑差速器;而除了加强离合器、咬合侧齿轮方式外,还有利用强力弹簧推进另一组同部齿轮咬合侧齿轮,降低差速效应,驱动效率可达50%~85%之间。

适合特殊障碍与竞技场地改装使用。市面厂牌包括DANA Power Lock(离合器式)、Detroit Locker(弹簧式)、Detroit True Trac(轴心式),另有更换轴壳内部行星齿轮的Lock-Right及E-Z Locker等。

手控式锁定装置

为了挑战更艰难的Off-Road路况,有了同轴两轮的同步锁定装置产生;最初,有以扳桿或钢索控制的方式将差速器壳内的特殊齿轮与侧齿轮咬合,造成无差速作用的1:1驱动力。在驱动力完全不流失的情况下,产生最大的牵引力来克服艰难的障碍。

澳洲ARB公司利用按钮启动气压方式代替扳桿或钢索控制的Air Locker。不过,这种无差速作用的配备,除了造成更大的转向不足外,亦不宜超速(安全极速30km以下)以及在硬质平坦路面驱驶,否则可能导致翻车的危险性及机件的损毁。

感应式限滑装置

科技不断的进步,简单低成本的限滑装置随之诞生;大部分2000年以后生产的SUV都可利用煞车或ABS系统的感应,将打滑或失去牵引力的轮子降低转速,而将驱动力平均分配于其他各轮。尤其在落差较大的路况下,更能发挥其限滑功效。

在1985年时Hummer悍马首度採用感应限滑技术,接着1997年M.Benz ML的4-ETCS,如今各大厂几乎都运用此一技术。这种利用煞车点放执行的防滑,由于作用于轮上,因此动力到轮上受阻后回流到有效轮,但透过了传动轴、差速齿轮等路径后,动力损耗过多,其实效果有限!

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