愛華網(wǎng)有多少種四輪驅(qū)動(dòng)車輛就幾乎有多少種四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。似乎每一家制造商都有幾種為車輪提供動(dòng)力的方案。不同制造商所用的語言有時(shí)可能會(huì)有點(diǎn)令人迷惑，因此在開始解釋車輪驅(qū)動(dòng)的工作原理之前，首先讓我們來澄清一些術(shù)語：
分時(shí)和全時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以采用相同的標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)估。最佳的系統(tǒng)會(huì)在每個(gè)車輪上施加最恰當(dāng)?shù)呐ぞ?，也就是說，保持輪胎不會(huì)出現(xiàn)打滑時(shí)的最大扭矩。
【悍馬的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)】
本文將說明四輪驅(qū)動(dòng)的原理，首先介紹一些有關(guān)牽引力的背景知識(shí)，然后了解組成一個(gè)四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)組件。接著，我們將介紹幾個(gè)不同的系統(tǒng)，包括由AMGeneral為通用汽車公司制造的悍馬系統(tǒng)。
在了解汽車的不同四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之前，我們需要知道一點(diǎn)有關(guān)扭矩、牽引力和車輪滑移的知識(shí)。
扭矩是發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭力。發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩是汽車行駛的動(dòng)力。變速器和差速器中的各個(gè)擋位可以使扭矩成倍地增加，再分解到各個(gè)車輪。一擋傳送到車輪的扭矩比五擋大，因?yàn)橐粨醯膫鲃?dòng)比大，所以該傳動(dòng)比與扭矩的乘積也大。
下圖顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的扭矩的大小。圖中的標(biāo)記顯示可引起車輪滑移的扭矩。啟動(dòng)條件良好的汽車的扭矩從不會(huì)超過這個(gè)值，因此車輪不會(huì)打滑；但啟動(dòng)條件差的汽車會(huì)超過這一扭矩，因此輪胎會(huì)出現(xiàn)打滑。只要一開始打滑，扭矩就會(huì)降到幾乎為零。
【1. 開始啟動(dòng)前】
【2.啟動(dòng)后,上面和下面的小車都使用允許的最大牽引力行駛】
【3.上面的小車?yán)^續(xù)使用允許的最大牽引力行駛，下面的小車已經(jīng)超出了允許的最大牽引力，車輪開始出現(xiàn)打滑現(xiàn)象】
【4.上面的小車?yán)^續(xù)使用允許的最大牽引力行駛，下面的小車因?yàn)檐囕喆蚧呀?jīng)失去了牽引力】
【5. 上面的小車?yán)^續(xù)使用允許的最大牽引力行駛，下面的小車因?yàn)檐囕喆蚧呀?jīng)失去了牽引力,這時(shí)上面的汽車已經(jīng)到達(dá)了終點(diǎn)】
有趣的是在低牽引力條件下可以產(chǎn)生的最大扭矩量由牽引力的大小而不是發(fā)動(dòng)機(jī)決定。即使您在車上安裝了NASCAR發(fā)動(dòng)機(jī)，如果輪胎不著地，再?gòu)?qiáng)的動(dòng)力也無法利用。
在本文中，我們將牽引力定義為輪胎所能作用于地面的最大力（或者說，地面能夠施加給輪胎的最大力，這兩種說法都一樣）。以下是影響牽引力的因素：
很簡(jiǎn)單，當(dāng)施加到輪胎上的力超出輪胎所能提供的牽引力時(shí)，車輪就會(huì)打滑。 力通過兩種方式作用于輪胎：
假設(shè)，您有一輛動(dòng)力強(qiáng)勁的后輪驅(qū)動(dòng)車，并且正在潮濕的彎道上行駛。輪胎有充足的牽引力以施加所需的橫向力，保持汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)不會(huì)脫離路面。又假設(shè)，您在轉(zhuǎn)彎的過程中將油門踩到底（切勿如此操作），結(jié)果，發(fā)動(dòng)機(jī)傳送了很大的扭矩到車輪，產(chǎn)生了巨大的縱向力。如果將縱向力（由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生）和轉(zhuǎn)彎中所產(chǎn)生的橫向力疊加，合力將超過可用的牽引力，就會(huì)使車輪滑移。
大多數(shù)車在干燥的道路上，甚至在平整的潮濕道路上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不會(huì)超過可用牽引力。四輪和全輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最適合用于低牽引力條件下，例如雪地和較滑的山地。在下一節(jié)中，我們將了解四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如何在這些情況下一顯身手。
四輪驅(qū)動(dòng)和低牽引力
四輪驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)很容易理解：如果您驅(qū)動(dòng)四個(gè)輪子而不是兩個(gè)輪子，就可以獲得雙倍的縱向力（由輪胎作用于地面而使車輛前行的力）。
這個(gè)優(yōu)點(diǎn)可以幫助應(yīng)對(duì)各種環(huán)境。 例如：
也有一些場(chǎng)合，四輪驅(qū)動(dòng)與兩輪驅(qū)動(dòng)相比沒有什么優(yōu)勢(shì)。最明顯地是，四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無助于您在打滑的路面上停車。這時(shí)，全要仰仗制動(dòng)器和防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)。
我們一起來看一看組成四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的部件:
差速器
任何四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要部件都是兩個(gè)差速器（一前一后）和分動(dòng)箱。此外，分時(shí)系統(tǒng)還具有鎖止式輪轂，這兩種類型的系統(tǒng)都可能具有高級(jí)電子裝置，以便更好地利用可用牽引力。
汽車有兩個(gè)差速器，一個(gè)位于兩前輪之間，一個(gè)位于兩后輪之間。差速器將扭矩從驅(qū)動(dòng)軸或變速器傳遞到驅(qū)動(dòng)輪。差速器還允許左右車輪在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)以不同速度旋轉(zhuǎn)。
車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)側(cè)車輪與外側(cè)車輪遵循不同的路徑，前輪的路徑也與后輪的不一樣，因此每個(gè)輪子都在以不同的速度旋轉(zhuǎn)。差速器使內(nèi)外車輪之間可以存在速度差。（在全輪驅(qū)動(dòng)中，前后輪之間的速度差由分動(dòng)箱處理，我們后面再討論。）
【最常見的差速器：開放式差速器】
在小汽車和卡車中使用了幾種不同類型的差速器。 所用差速器的類型對(duì)于車輛能否充分利用可用牽引力有著顯著影響。
分動(dòng)箱
這是四輪驅(qū)動(dòng)汽車上將動(dòng)力分配到前后軸的裝置。
【典型的分時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)分動(dòng)箱?？梢越Y(jié)合行星齒輪減速器提供低范圍傳動(dòng)比?！?/p>
回到剛才那個(gè)轉(zhuǎn)彎的例子：當(dāng)差速器處理內(nèi)外車輪間的速度差時(shí)，全輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的分動(dòng)箱包含一種允許前后車輪之間存在速度差的裝置。這種裝置可以是粘性耦合器、中央差速器或其他類型的齒輪組。這些裝置使全輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在任何路面上均可正常工作。
分時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上的分動(dòng)箱將前軸驅(qū)動(dòng)軸鎖定到后軸驅(qū)動(dòng)軸，因此可以強(qiáng)制車輪以相同的速度旋轉(zhuǎn)。這要求輪胎在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)必須打滑。這種分時(shí)系統(tǒng)只能用于輪胎相對(duì)容易打滑的低牽引力條件下。在干燥的水泥路面上，輪胎不易打滑，因此應(yīng)停止使用四輪驅(qū)動(dòng)，以避免急轉(zhuǎn)彎以及輪胎和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的過度磨損。
有些分動(dòng)箱（更常見于分時(shí)系統(tǒng)中）還包含一組附加齒輪，可以為車輛提供低擋區(qū)。這一附加的傳動(dòng)比為車輛提供了額外的扭矩和超慢速的輸出速度。汽車掛低擋區(qū)的一擋時(shí)，最高速度大約是8公里/小時(shí)，但車輪產(chǎn)生的扭矩極高。這使得駕駛員能夠緩慢平穩(wěn)地爬上很陡的山坡。
鎖止式輪轂
汽車中的每個(gè)車輪都被固定到輪轂上。分時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)卡車通常在前輪上裝有鎖止式輪轂。不使用四輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，可使用鎖止式輪轂來斷開前輪與前差速器、半軸（連接差速器與輪轂的軸）和驅(qū)動(dòng)軸。這允許差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)軸在汽車處于兩輪驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)停止旋轉(zhuǎn)，從而減少了這些部件的磨損并可節(jié)省燃油。
手動(dòng)鎖止式輪轂以前很常見。要使用四輪驅(qū)動(dòng)，駕駛員實(shí)際上必須走出卡車，轉(zhuǎn)動(dòng)前輪上的一個(gè)旋鈕，直到輪轂解鎖。更新的系統(tǒng)具有自動(dòng)鎖止式輪轂，當(dāng)駕駛員切換到四輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，這些輪轂會(huì)自動(dòng)結(jié)合。這種類型的系統(tǒng)通?？稍谲囕v移動(dòng)時(shí)結(jié)合。
無論是手動(dòng)還是自動(dòng)方式，這些系統(tǒng)一般都使用一個(gè)滑動(dòng)軸環(huán)來將前半軸鎖定到輪轂上。
高級(jí)電子裝置
在許多現(xiàn)代四輪和全輪驅(qū)動(dòng)車輛上，高級(jí)電子裝置都起著重要的作用。有些汽車使用ABS系統(tǒng)選擇性地將制動(dòng)力作用于開始打滑的車輪，這稱為“制動(dòng)牽引力控制”。
另外一些則具有高級(jí)的電子控制離合器，能夠更好的控制車輪間的扭矩傳遞。 在本文的稍后部分，我們將介紹一種這樣的高級(jí)系統(tǒng)。
首先，讓我們來看看大多數(shù)基本分時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理。
分時(shí)系統(tǒng)類型常見于四輪驅(qū)動(dòng)的皮卡和舊式的SUV，其工作原理如下：車輛通常為后輪驅(qū)動(dòng)。變速器直接連接到分動(dòng)箱。從分動(dòng)箱引出兩根驅(qū)動(dòng)軸，分別旋轉(zhuǎn)前軸和后軸。
【四輪驅(qū)動(dòng)基本系統(tǒng)圖】
使用四輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，分動(dòng)箱將前驅(qū)動(dòng)軸鎖定到后驅(qū)動(dòng)軸，因此每個(gè)軸都從發(fā)動(dòng)機(jī)獲得一半的扭矩。 同時(shí)，前輪轂鎖止。
前后軸都有一個(gè)開放式差速器。雖然此系統(tǒng)能夠提供遠(yuǎn)比兩輪驅(qū)動(dòng)車輛更好的牽引力，但它有兩個(gè)主要的缺點(diǎn)。我們已經(jīng)討論了其中的一個(gè)：因?yàn)榉謩?dòng)箱被鎖止，它無法用于越野。
另一個(gè)問題來自于所用的差速器類型：開放式差速器將扭矩均勻地分配到它所連接的兩個(gè)車輪。如果這兩個(gè)車輪中的一個(gè)脫離了地面，或者位于非常滑的路面上，作用到該車輪上的扭矩就會(huì)降為零。因?yàn)?strong>扭矩是平均分配的，這意味著另一車輪所接收的扭矩也為零。因此，即使另一車輪有充足的牽引力，也不會(huì)向該車輪傳遞任何扭矩。下面的圖片展示了這種系統(tǒng)在各種條件下的反應(yīng)。
【1. 開始啟動(dòng)前】
【2.啟動(dòng)后，正常行駛，前后四輪都使用最大的牽引力行駛】
【3.前左、右輪壓過結(jié)冰路面，同時(shí)失去牽引力，后左、右輪正常行駛】
【4. 前左、右輪還沒有越過冰面，同時(shí)失去牽引力，后左、右輪正常行駛】
【5.前左、右輪越過冰面，前左、右輪開始增大牽引力，后左、右輪正常行駛】
【6. 前左、右輪恢復(fù)正常，后左、右輪重復(fù)前面前左、右輪壓過冰面的過程】
【7.前左、右輪恢復(fù)正常，后左、右輪重復(fù)前面前左、右輪壓過冰面的過程】
【8.前左、右輪恢復(fù)正常，后左、右輪重復(fù)前面前左、右輪壓過冰面的過程】
【9.前左、右輪恢復(fù)正常，后左、右輪重復(fù)前面前左、右輪壓過冰面的過程】
【10.越過冰面,正常行駛中】
【11.前右輪壓到冰面，前左、右輪同時(shí)失去牽引力，其實(shí)前左輪是可以施加牽引力的，但是簡(jiǎn)單四輪驅(qū)動(dòng)做不到這一點(diǎn)】
【12. 前左、右輪越過冰面，恢復(fù)牽引力】
【13. 后左、右輪重復(fù)之前的過程】
【14. 前右輪壓到冰面,前左、右輪失去牽引力】
【15.在前右輪沒有越過冰面的情況下，后右輪也壓到冰面，整個(gè)車輛失去牽引力，這就是簡(jiǎn)單四輪驅(qū)動(dòng)的顯著的弱點(diǎn)，只要前后兩個(gè)輪子（不管哪一側(cè)，可以任意組合）同時(shí)壓到冰面，整個(gè)車輛就失去牽引力了，車輛會(huì)被困住】
我們?cè)谇懊嫣岬竭^，最好的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠精確地將適當(dāng)大小的扭矩傳送到每個(gè)車輪，所謂適當(dāng)?shù)拇笮【褪遣粫?huì)導(dǎo)致輪胎打滑的最大扭矩。按照這一標(biāo)準(zhǔn)，這一系統(tǒng)的評(píng)分相當(dāng)?shù)?。它向兩個(gè)車輪傳送的扭矩不會(huì)造成具有最小牽引力的輪胎打滑。
有幾種方式可以改進(jìn)這類系統(tǒng)。最常見的方式之一是使用限滑后輪差速器替代開放式差速器，這樣可確保兩個(gè)后輪能夠在任何條件下施加某些扭矩。另一個(gè)選擇是采用鎖止式差速器，這種差速器將后輪鎖定在一起，以確保即使是在一個(gè)車輪脫離路面的情況下，每個(gè)后輪都能獲得傳到車軸的全部扭矩。這可以改善系統(tǒng)在越野條件下的性能。
下面我們將見識(shí)一下終極四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)： 悍馬的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
【終極四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：悍馬】
AMGeneral公司的悍馬軍用車結(jié)合了一些先進(jìn)的機(jī)械技術(shù)和高級(jí)電子設(shè)備，創(chuàng)造了號(hào)稱最完美的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
悍馬具有全時(shí)系統(tǒng)，并附加了一些增強(qiáng)越野性能的功能。與前面介紹的基本系統(tǒng)一樣，在這一系統(tǒng)中，變速器連接到分動(dòng)箱。從分動(dòng)箱引出兩根驅(qū)動(dòng)軸，分別連接到前軸和后軸。但是，悍馬上的分動(dòng)箱并不自動(dòng)將前后軸鎖定在一起。相反，它包括一組可以由駕駛員鎖定的開放式差速器齒輪。在開放模式下（未鎖定），前后軸能夠以不同速度移動(dòng)，因此車輛可以毫無問題地行駛在干燥公路上。當(dāng)差速器鎖定時(shí)，前后軸都可以獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩。如果前輪陷于流沙，后輪將獲得應(yīng)對(duì)這一問題的全部扭矩。
【悍馬系統(tǒng)示意圖】
悍馬的一個(gè)很酷的特征就是每個(gè)車輪上采用了齒輪傳動(dòng)輪轂。這些輪轂提升了整個(gè)驅(qū)動(dòng)線，給悍馬留下了約40.6厘米的地面凈空，這是大多數(shù)四輪驅(qū)動(dòng)車的兩倍多。
前后差速器都采用了Torsen差速器。這些差速器有一個(gè)獨(dú)特的齒輪組：只要它感知到某一個(gè)車輪的扭矩下降（輪胎打滑時(shí)就會(huì)出現(xiàn)這種情況），齒輪組就會(huì)將扭矩傳遞到其他車輪。Torsen差速器可將兩到四倍的扭矩從一個(gè)車輪傳遞到另一個(gè)車輪。這是對(duì)開放式差速器的一個(gè)重大改進(jìn)。但如果一個(gè)車輪離地，另一個(gè)車輪仍然會(huì)得不到扭矩。
為解決這一問題，悍馬配備了制動(dòng)牽引力控制系統(tǒng)。當(dāng)一個(gè)輪胎開始打滑時(shí)，制動(dòng)牽引力控制裝置將制動(dòng)該車輪。這真是一舉兩得：
制動(dòng)牽引力控制系統(tǒng)對(duì)將要打滑的車輪施加顯著的扭矩，從而允許Torsen差速器對(duì)另一車輪增加兩到四倍的扭矩。
下面以悍馬為例。
【1. 啟動(dòng)前】
【2. 啟動(dòng)后，正常行駛中】
【3. 前左、右輪壓到冰面，失去牽引力】
【4. 后左、右輪壓到冰面，失去牽引力】
【5.前右輪壓到冰面，前右輪失去牽引力，前左輪牽引力不變】
【6.后右輪壓到冰面，后右輪失去牽引力，后左輪牽引力不變】
【7.前右輪和后右輪同時(shí)壓到冰面，前右輪失去牽引力，后右輪失去牽引力，前左輪和后左輪牽引力不變，如果是簡(jiǎn)單四輪驅(qū)動(dòng)車輛已經(jīng)被困住】
【8.前右輪越過冰面，恢復(fù)牽引力，后右輪繼續(xù)失去牽引力】
【9.前左輪，前右輪，后右輪壓到冰面失去牽引力，后左輪正常行駛】
【10. 前左、右輪越過冰面，恢復(fù)牽引力】
【11. 后左、右輪壓到冰面失去牽引力】
悍馬系統(tǒng)遇到各種地形組合：要想困住悍馬，必須使四個(gè)車輪都失去牽引力。
悍馬系統(tǒng)能夠向具有牽引力的任何輪胎傳送大量扭矩，即使這意味著將所有扭矩傳送到一個(gè)輪胎。這使得悍馬非常接近于理想的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的定義：為每個(gè)輪胎提供其能夠承受的最大扭矩。
