本文著重講以下三點(diǎn):
1.它的工作原理
2.為什么它可以向后輪持續(xù)輸送動(dòng)力,卻不用擔(dān)心耐久和過(guò)熱問(wèn)題?
3.它與本田VTM-4的區(qū)別在哪?
綜述
目前這套系統(tǒng)有四款,分別應(yīng)用于:
第一代:2005-2012款RL
第二代:2007-2012款RDX,2007-2013款MDX(二代),2014-2015款MDX(三代),2010-2013款ZDX,2009-2014款TL
第三代:2015款及之后的TLX,2016款及之后的MDX
第四代:2014款RLX sport hybrid
注意:2016款MDX和2014、2015款是同一代,但SH-AWD系統(tǒng)卻大相徑庭。事實(shí)上你可以把TLX和MDX上的第三代SH-AWD看作是VTM-4的加強(qiáng)版(這部分后邊會(huì)細(xì)說(shuō))。
第四代 Sport Hybrid SH-AWD則是脫胎換骨。它的前橋是引擎驅(qū)動(dòng),后橋則用一對(duì)電機(jī)取代了過(guò)去的機(jī)械傳動(dòng)軸和多片離合器。不過(guò),本文不討論第四代。
正文
下圖是RL上的那套SH-AWD系統(tǒng)——
首先看第二代。
它用一根中央傳動(dòng)軸連接前后橋,后橋驅(qū)動(dòng)單元里有一套雙曲面齒輪,向左右半軸分配動(dòng)力。講到這里,還看不出這套系統(tǒng)和VTM-4有什么區(qū)別。接下來(lái)的東西才有意思。
SH-AWD系統(tǒng)中,左右后橋由雙曲面齒輪驅(qū)動(dòng),并各自與一套行星齒輪組和電磁多片離合器相連,人們常誤以為是多片離合器在驅(qū)動(dòng)后輪,其實(shí)不是。
▲行星齒輪組:齒圈,行星輪,行星架,太陽(yáng)輪
SH-AWD類(lèi)似于帶行星齒輪中央差速器的全時(shí)四驅(qū)系統(tǒng),多片離合器的作用是限滑。不同之處在于,SH-AWD有兩套差速器,左右各一套。
下圖顯示了其傳動(dòng)系的功率流(也即齒輪傳動(dòng)比)——
SH-AWD系統(tǒng)中,兩側(cè)后輪各有一套行星齒輪組。齒圈通過(guò)雙曲面齒輪,與中央傳動(dòng)軸相連,行星架與驅(qū)動(dòng)后輪的半軸相連,離合器一端與太陽(yáng)輪相連,另一端固定在動(dòng)力單元?dú)んw上。
下圖清晰的展示了后驅(qū)動(dòng)單元中的離合器結(jié)構(gòu)——
離合器鎖止后,太陽(yáng)輪也就鎖定了,齒圈和行星輪的齒數(shù)不同,于是,與前輪相連的齒圈和連接后輪的行星架將以不同的速度旋轉(zhuǎn),最終后輪比前輪轉(zhuǎn)速要快1.7%(超速傳動(dòng))。
不過(guò),如果行駛在筆直的高速路上,后輪不能比前輪快1.7%,因?yàn)橐坏┤绱?,前輪轉(zhuǎn)動(dòng)等于在剎車(chē),這么做毫無(wú)意義。此時(shí)要想前后輪轉(zhuǎn)速相同,離合器就不能鎖止,于是SH-AWD控制單元會(huì)調(diào)整施加在離合片上的壓力,讓太陽(yáng)輪緩慢旋轉(zhuǎn),離合片滑動(dòng)摩擦。而這些通過(guò)摩擦傳遞的扭矩,會(huì)被齒圈和太陽(yáng)輪的杠桿效應(yīng)放大,然后傳遞給行星架,最終輸送到后輪。這就是后輪從引擎獲取扭矩的全過(guò)程。
當(dāng)離合器完全分離,就不再有扭矩傳遞到后輪。以MDX為例,SH-AWD可以傳遞70%的扭矩到后輪,只要將離合器完全鎖止。與此同時(shí),后輪轉(zhuǎn)速會(huì)比前輪快1.7%。由此可知,這只能發(fā)生在汽車(chē)過(guò)彎的時(shí)候,這也是為什么謳歌對(duì)它的描述是這樣的:
“在彎道上急加速,可以將70%的有效扭矩傳遞至后輪。”——它提“彎道”不是沒(méi)來(lái)由的。
從下圖中你可以看到,電樞中的螺線圈會(huì)產(chǎn)生電磁力,從而推動(dòng)活塞,去擠壓固定在殼體上的離合片——
下面來(lái)考考你對(duì)這套系統(tǒng)的理解。
問(wèn):SH-AWD與行星齒輪中央差速器+多片限滑離合器的AWD系統(tǒng)有什么不同?
答:后者只有一套中央差速器,將引擎動(dòng)力分配到左右后輪,離合器用于調(diào)整扭矩分配比。而SH-AWD有兩套中央差速器,每套差速器都將引擎動(dòng)力分別傳遞給各自一側(cè)的后輪和太陽(yáng)輪,太陽(yáng)輪此時(shí)相當(dāng)于虛擬的車(chē)輪。如果“虛擬輪”得到了“牽引力”(離合器鎖止),同側(cè)的后輪也會(huì)如此。而離合器能決定傳遞多少扭矩給后輪,因?yàn)樽笥液筝喍加袑?zhuān)門(mén)的行星齒輪組和離合器,各側(cè)車(chē)輪上的扭矩就可以獨(dú)立調(diào)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)扭矩的矢量化。
下圖是大眾途銳的多片離合限滑差速器,可以看出它與SH-AWD之間的相似和不同:你看這個(gè)離合器,它的作用是調(diào)節(jié)前后輪之間的扭矩分配——
為什么SH-AWD可以長(zhǎng)時(shí)間輸出大扭矩?
??怂筊S的Twinster AWD系統(tǒng)是通過(guò)離合器來(lái)驅(qū)動(dòng)后輪,也就是說(shuō),后輪獲得的動(dòng)力,完全來(lái)自離合片的滑動(dòng)摩擦。因此,一旦持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),必然導(dǎo)致嚴(yán)重的磨損和過(guò)熱問(wèn)題。
而如果你開(kāi)的是謳歌 TL/MDX,你會(huì)發(fā)現(xiàn)后輪的動(dòng)力源源不斷。在勻速巡航中,后輪也至少得到10%的扭矩。RL的后輪甚至可以得到30%。為什么SH-AWD不用擔(dān)心磨損和過(guò)熱?
之前已經(jīng)提過(guò),這套系統(tǒng)的離合器主要功能不是傳送動(dòng)力,而是調(diào)節(jié)扭矩分配比,離合片的磨損自然要小很多。
SH-AWD的行星齒輪組,齒圈有78個(gè)齒,太陽(yáng)輪有30個(gè)齒,三個(gè)行星輪各有24個(gè)齒。做個(gè)簡(jiǎn)單的代數(shù)運(yùn)算就知道,齒圈的扭矩是太陽(yáng)輪的2.6倍,因此,行星架得到的扭矩就是多片離合器的2.6+1=3.6倍(后者與太陽(yáng)輪鎖定),換句話說(shuō),每傳遞1馬力,離合片只負(fù)擔(dān)0.278馬力;其他齒輪組負(fù)責(zé)傳遞剩下的0.722馬力。另一方面,離合器也可被視作能量緩沖裝置,處理前后輪1.7%轉(zhuǎn)速差所產(chǎn)生的額外沖擊。
因此,在相同工況下,相比GKN Twinster和Haldex全時(shí)四驅(qū)系統(tǒng),SH-AWD系統(tǒng)的離合器承受的工作負(fù)荷僅占前兩者的27.8%。這就是為什么SH-AWD系統(tǒng)可以長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),卻不用擔(dān)心磨損和過(guò)熱問(wèn)題。
什么時(shí)候SH-AWD會(huì)失效?
新款RL上的SH-AWD是MDX和TL上那套的升級(jí)版。它必然解決了MDX/ZDX/TL上四驅(qū)系統(tǒng)的一些問(wèn)題。在開(kāi)始討論之前,先問(wèn)個(gè)問(wèn)題:
為什么謳歌要在MDX/ZDX/RDX/TL的前后輪之間建立1.7%的超速傳動(dòng)比(輪速差)?
如果不這么做會(huì)怎么樣?當(dāng)你右轉(zhuǎn)的時(shí)候,你的左后輪將比前輪轉(zhuǎn)得快很多。不論何時(shí),只要離合片嚙合,行星齒輪組的輸出端就會(huì)比輸入端轉(zhuǎn)動(dòng)得更快,相當(dāng)于引擎在為后輪提供制動(dòng),這將導(dǎo)致后輪失控。因此如果不內(nèi)置輪速差,后輪在彎道中就無(wú)法獲取任何動(dòng)力,就更別提扭矩矢量化了。
這就引出了另一個(gè)問(wèn)題:
后輪與前輪的輪速差有可能超過(guò)1.7%嗎?
當(dāng)然有可能。假定彎道直徑大到能確保前后輪的轉(zhuǎn)彎半徑相同,以MDX為例,它的后輪距是1.684米,因此,如果轉(zhuǎn)彎半徑是49.5米。外側(cè)后輪將比前輪轉(zhuǎn)速快(1.684/2)/49.5=1.7%。如果轉(zhuǎn)彎半徑小于49.5米,理論上MDX的后輪轉(zhuǎn)速會(huì)更快,并超過(guò)1.7%的輪速差。此時(shí),連接太陽(yáng)輪的離合片會(huì)完全松開(kāi),以避免前面提到的“制動(dòng)效應(yīng)”;當(dāng)然,后輪在此期間就得不到一丁點(diǎn)兒驅(qū)動(dòng)力了。
有人會(huì)問(wèn):
為什么那么多人開(kāi)MDX/ZDX/TL,都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題?有兩個(gè)因素可以緩解此問(wèn)題——
1.MDX/ZDX/TL都基于前驅(qū)平臺(tái),過(guò)彎時(shí),由于車(chē)頭更重,前輪的滑移率會(huì)比后輪高,這有效地為1.7%輪速差增添了一層“緩沖”;
2.當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑足夠小時(shí),由于轉(zhuǎn)向不足,前輪的轉(zhuǎn)彎半徑比后輪大,這是另一層“緩沖”。
因此,令SH-AWD失效的轉(zhuǎn)彎半徑可能不是49.5米,而是在0—49.5米之間。
下圖告訴我們,在急彎中,前輪的轉(zhuǎn)彎半徑會(huì)比后輪大——
RL上的那套SH-AWD與MDX/ZDX/TL的主要區(qū)別在于,它在后輪驅(qū)動(dòng)單元前面安裝了一個(gè)加速裝置。這個(gè)“加速裝置”實(shí)際上有兩個(gè)擋位:一擋提供1.7%的前后輪超速傳動(dòng)比,二擋提供更高的5.7%。
下圖就是那個(gè)加速裝置——
之所以需要5.7%的輪速差是為了解決上面提到的問(wèn)題——轉(zhuǎn)彎半徑過(guò)小,會(huì)使SH-AWD失效。通過(guò)提供一個(gè)較高的輪速差上限,后輪就沒(méi)那么容易耗盡余量。這意味著,RL將比謳歌其他車(chē)型覆蓋更廣的轉(zhuǎn)彎半徑。不過(guò),后橋的多片離合器仍然需要承擔(dān)一部分負(fù)荷,更大的輪速差意味著更大的磨損,因此通常情況下,系統(tǒng)默認(rèn)使用低檔輪速差。
加速裝置的唯一缺點(diǎn)是:換擋有延遲,所以在一些特定工況下,它的反應(yīng)沒(méi)你希望的那么快。
謳歌SH-AWD VS 本田VTM-4
用一組濕式離合器取代SH-AWD系統(tǒng)中的行星齒輪組和多片離合器,就是VTM-4。組件和ECU會(huì)不太一樣,不過(guò)工作模式是這樣的(參考下圖)——
這從根本上改變了后輪的驅(qū)動(dòng)方式。現(xiàn)在離合器完全用于驅(qū)動(dòng)后輪,和GKN Twinster的工作模式一樣,磨損和過(guò)熱成了一個(gè)大問(wèn)題。因此VTM-4不能持久的驅(qū)動(dòng)后輪。事實(shí)上,超過(guò)30kph,這套系統(tǒng)就失效了,更別提勻速工況了,此時(shí)它完全就是一輛前驅(qū)車(chē)(加速時(shí),VTM-4依然可以介入,臨時(shí)為后輪輸出扭矩)。
不過(guò),以上討論的只是2015款Pilot的那套VTM-4。
在2015款TLX和2016款MDX上,謳歌改進(jìn)了SH-AWD系統(tǒng)。下面的剖視圖展示了其機(jī)械結(jié)構(gòu),你可以認(rèn)為它是本田VTM-4的一個(gè)變種——
這套SH-AWD與VTM-4之間最大的不同:
1.可持續(xù)驅(qū)動(dòng)后輪;
2.后輪驅(qū)動(dòng)的扭矩矢量化(其實(shí)VTM-4的硬件也可以做到,只是本田沒(méi)給做)
與前代相比,第三代SH-AWD有以下不同:
1.超速傳動(dòng)比提升到2.7%
2.將電磁離合器改為液壓離合器
3.更小,也更輕
簡(jiǎn)單講,第三代系統(tǒng)的離合器承擔(dān)了100%的工作負(fù)荷,再加上增漲的2.7%超速傳動(dòng)比,它的磨損和過(guò)熱問(wèn)題將比前代嚴(yán)重。但直道巡航時(shí),新系統(tǒng)依然能夠持續(xù)傳遞10%的扭矩到后輪,這得益于材料技術(shù)的進(jìn)步,離合片更耐磨了。所以,盡管有大量摩擦,這套系統(tǒng)在一般工況下還是能夠保持良好的可靠性。
2016款及以后的本田Pilot,盡管本田把它的四驅(qū)系統(tǒng)稱(chēng)為“i-VTM4”,其實(shí)和第三代SH-AWD本質(zhì)上是一樣的。
駕仕總結(jié):
1.前代SH-AWD系統(tǒng)的工作原理和其他帶有行星齒輪中央差速器+限滑離合器的AWD系統(tǒng)差不多,它們之間只有設(shè)計(jì)布局和限滑比率的差異。
2.第三代SH-AWD和2016款??怂筊S上的那套GKN Twinster本質(zhì)上是一樣的。
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