Principio de funcionamiento de la caja de transferencia de la camioneta pickup Nissan de Zhengzhou
La primera tecnología de tracción en las cuatro ruedas se desarrolló basándose en la mejora de la transitabilidad de los vehículos. Lo llamamos tracción a las cuatro ruedas todoterreno. El creador de este tipo de vehículo, el Willis Jeep, fue desarrollado por el ejército de los EE. UU. durante la Segunda Guerra Mundial para mejorar la movilidad de la infantería y los comandantes de primera línea. La caja de transferencia que utiliza es la caja de transferencia 4x4 de tiempo parcial más básica, que es un dispositivo puramente mecánico. En una caja de transferencia con esta estructura, cuando se activa el modo de tracción en las cuatro ruedas, los ejes delantero y trasero están conectados rígidamente, lo que puede lograr una distribución 50:50 de la potencia delantera y trasera, lo que es muy beneficioso para mejorar el paso del vehículo. capacidad. Además, debido a su estructura puramente mecánica, su confiabilidad es muy alta, lo cual es muy importante para los vehículos que a menudo viajan en la naturaleza sin rescate. Incluso ahora, todavía hay una gran cantidad de vehículos todoterreno que utilizan esta caja de transferencia, lo cual se basa en sus características. Primero echemos un vistazo a la estructura básica y los principios de este caso de transferencia.
En la manija de la caja de transferencia de este coche veremos las palancas de cambio 2H, 4H, n y 4L. Cuando se monta como 2H, este automóvil tiene tracción trasera y la potencia del motor se conecta directamente al eje trasero a través del eje de transmisión después de pasar por la caja de cambios. La función de la caja de transferencia es sacar un extremo de salida de la caja de cambios y transmitir la potencia al eje de salida del eje delantero a través de una cadena silenciosa. Por supuesto, esta no es una conexión directa; de lo contrario, no hay forma de cambiar entre la unidad 4 y la unidad 2. En realidad, se compone de dos juegos de engranajes conectados por separado, y su estructura y principio son similares al primer y segundo eje de una caja de cambios. Al cambiar, tire de la palanca de cambios de la caja de transferencia para conectar y desconectar la energía del eje de transmisión delantero a través de la horquilla de cambio. A diferencia de las cajas de cambios convencionales actuales con sincronizadores, esta parte del interruptor no tiene sincronizador y requiere una coincidencia completa entre la velocidad de rotación y la velocidad de la rueda. Este es el principio básico de este caso de transferencia.
Sin embargo, la situación real no es tan sencilla. Para mejorar el rendimiento de adelantamiento, esta caja de transferencia también tendrá postquemador, que es el modo 4L en la palanca de cambios. En la caja de cambios hay una marcha con una relación de transmisión mayor. Cuando esta marcha está engranada, proporciona una relación de transmisión principal mucho más alta que en la conducción diaria. Descubrimos que cuando necesitamos cambiar a 4L, tenemos que pasar por una marcha N. En este momento, la caja de cambios separará la potencia de cada eje de transmisión. Cuando cambiemos a 4L, conectaremos las marchas con una transmisión más grande. relación. . No hay ningún sincronizador en este proceso de conmutación.
Entendiendo este principio, echemos un vistazo a las características operativas de cada modo de esta caja de transferencia. Cualquiera que esté familiarizado con los vehículos todoterreno tradicionales sabe que esta caja de transferencia no necesita detenerse al cambiar entre 2H y 4H. Generalmente puede cambiar libremente a una velocidad de 80 km/h. Al cambiar a 2L, debe detenerse y. cambiar, de lo contrario no puedo entrar en absoluto. ¿Por qué?
Ya sea en modo 2H o en modo 4H, la potencia siempre está conectada al eje trasero y la velocidad de la rueda trasera coincide completamente con la velocidad del motor. En este momento, siempre que las ruedas no patinen, las velocidades de las ruedas delanteras y traseras son las mismas. Por lo tanto, al cambiar entre 2H y 4H, la velocidad del motor coincide con la velocidad del eje de salida delantero y es completamente posible cambiar incluso sin un sincronizador. Por lo tanto, el cambio entre el modo 2H y el modo 4H se puede realizar completamente mientras se conduce sin detenerse. Pero al cambiar al modo 4L, la situación es completamente diferente.
Para cambiar del modo 4H al modo 4L, primero debe cambiar la caja de transferencia a la posición n. En este momento, la potencia del motor se desconecta de cada rueda y el motor entra en modo inactivo. Si activa 4L en este momento, será difícil igualar la velocidad de las ruedas y la velocidad del motor. Equivale a intentar poner la primera marcha sin un sincronizador, lo que obviamente es muy difícil.
Esta caja de transferencia no tiene diferencial entre el eje delantero y el eje trasero, por lo que sólo puede circular durante 2 horas por carreteras con alta adherencia. El modo de conducción 4 solo está diseñado para mejorar la transitabilidad en caminos de grava y tramos todoterreno. Por lo tanto, los vehículos con tracción en las cuatro ruedas con este tipo de caja de transferencia son generalmente vehículos todoterreno duros, que son muy capaces en tramos todoterreno, pero su rendimiento en carretera es mediocre.
Al principio, la tracción a las cuatro ruedas a tiempo parcial dependía completamente del cambio manual. Más tarde llegó el 4x4 a tiempo parcial con cambio eléctrico. Su principio básico es el mismo que el de una tracción a las cuatro ruedas a tiempo parcial con conmutación manual, excepto que toda la conmutación la realiza el motor.
Caja de transferencia con tracción en las cuatro ruedas permanente
Con el desarrollo de la tecnología de tracción en las cuatro ruedas, la gente ya no puede estar satisfecha con una tracción en las cuatro ruedas que solo puede apagarse. camino. En la carretera, los vehículos que utilizan tecnología de tracción en las cuatro ruedas pueden proporcionar una mejor potencia de conducción y rendimiento de manejo, por lo que nació la tracción en las cuatro ruedas permanente.
La razón principal por la que la tracción en las cuatro ruedas conectada a un eje duro no puede realizar la tracción en las cuatro ruedas en carretera es que no puede girar a alta velocidad en la carretera. Porque al girar, la longitud del arco presionado por cada rueda es diferente, lo que significa que la velocidad de cada rueda no puede ser la misma. De hecho, la velocidad de las ruedas delanteras es mayor que la de las traseras. Si la potencia del motor se distribuye rígidamente a las ruedas delanteras y traseras a través del eje de transmisión, las velocidades de rotación de las ruedas delanteras y traseras deben ser consistentes, lo que provocará interferencias en la dirección cuando las ruedas delanteras y traseras estén girando. Esto se puede solucionar mediante la fricción por deslizamiento entre los neumáticos y el suelo en caminos de grava con baja adherencia, pero en caminos secos se generará fuerza de frenado, lo que hará que el automóvil no pueda avanzar. Esto es lo que solemos llamar frenado de dirección.
Para resolver esta contradicción, los ingenieros agregaron un diferencial a la caja de transferencia, que es lo que ahora llamamos diferencial central. Este diferencial es un diferencial abierto con la misma estructura que los ejes delantero y trasero. El eje de salida de la transmisión distribuye potencia a los ejes delantero y trasero a través de un conjunto de engranajes planetarios.
Según el principio de diferencial abierto, puede ajustar la diferencia de velocidad. ¿Es esta estructura una tracción a las cuatro ruedas a tiempo completo? Los primeros prototipos de tracción total permanente eran así, pero descubriremos que dicho sistema de tracción total no tiene sentido para mejorar la transitabilidad. Sabemos que la función de un diferencial abierto es distribuir la potencia del motor a las ruedas con baja resistencia. Si un automóvil usa tres diferenciales abiertos (un diferencial para los ejes delantero y trasero) para ajustar la diferencia de velocidad, entonces si una rueda tiene la menor resistencia, el 100% de la potencia se transmitirá a esa rueda. Evidentemente, este tipo de tracción a las cuatro ruedas no tiene sentido.
Para solucionar este problema, diferentes ingenieros adoptaron dos soluciones diferentes.
Se trata de un limitador diferencial. Ya sabemos que un diferencial abierto transferirá potencia a las ruedas con menor resistencia, por lo que si aplicamos artificialmente una resistencia a este vehículo, la potencia se podrá transferir naturalmente a las ruedas sin patinar (aún teniendo agarre). Su estructura básica es un dispositivo similar a un embrague, excepto que tiene muchos grupos, lo que llamamos limitador de diferencial de embrague multidisco. En la caja del diferencial hay un juego de placas de acero y dos ejes de salida, que normalmente están escalonados y separados. Si la rueda delantera patina en este momento, presionará el disco de embrague del eje delantero, transmitiendo así más potencia a la rueda trasera. El motivo del deslizamiento de la rueda trasera es el mismo. Hay muchos tipos de limitadores de diferencial, incluido el tipo mecánico implementado con aceite de silicona (el principio del aceite de silicona se presentará en detalle más adelante) y el tipo electrónico controlado mediante apertura y cierre electrónico del embrague. En los modelos de gama alta, su limitador diferencial no solo resuelve el problema del deslizamiento de las ruedas, sino que también desempeña un papel en la distribución activa de la potencia, e incluso puede lograr una distribución libre de potencia del 0 al 100% entre los ejes delantero y trasero.
El otro es el bloqueo del diferencial central. De hecho, equivale a utilizar un eje duro para conectar los ejes delantero y trasero cuando es necesario mejorar la transitabilidad, y la potencia se distribuye a los ejes delantero y trasero en una proporción de 50:50. Su estructura básica consiste en instalar una placa de acero de fricción entre los ejes delantero y trasero. Cuando las ruedas delanteras o traseras patinan, el dispositivo mecánico las acopla mediante el control de válvulas solenoides para lograr una distribución de potencia fija de 50:50. También hay una estructura de transferencia con tracción total permanente, que es el famoso Audi QUATTRO. Se realiza principalmente mediante engranajes planetarios sin fin. La estructura es muy complicada, por lo que no entraré en detalles aquí. Su estructura puede resolver el problema de la diferencia de velocidad y funcionar como un diferencial abierto. Al mismo tiempo, distribuye automáticamente la potencia al problema con mayor resistencia y funciona como un limitador diferencial. Puede lograr una distribución libre de energía entre el 25% y el 75%, y todo esto se logra a través de su diferencial central Torsten. Lo que es aún más sorprendente es que este diferencial Torsten no utiliza ningún dispositivo electromagnético y es puramente mecánico. No importa cuán avanzado sea el equipo electrónico, existe un problema de retraso en la respuesta, por lo que, en comparación con las tecnologías de otros fabricantes, el QUATTRO puramente mecánico no tiene paralelo en términos de velocidad de respuesta. Por supuesto, también tiene desventajas: una estructura compleja, un alto costo y una gran pérdida de transmisión de energía son sus defectos insuperables.
La tracción a las cuatro ruedas permanente se combina con el frenado diferencial electrónico, que se utiliza principalmente para ajustar la diferencia de velocidad entre las ruedas izquierda y derecha, equivalente al bloqueo del diferencial delantero y al bloqueo del diferencial trasero. En comparación con el limitador del diferencial, la pérdida de energía es mayor y generalmente no se utiliza para lograr la distribución de potencia entre las ruedas delanteras y traseras.
Caja de transferencia oportuna con tracción en las cuatro ruedas
Más tarde, los ingenieros de algunos fabricantes descubrieron que no todas las condiciones de la carretera requieren un sistema de tracción en las cuatro ruedas. Por ejemplo, al circular por carreteras normales, Solo se necesita tracción en dos ruedas. Puede satisfacer plenamente todas las necesidades de conducción. En estos momentos, no es económico ni necesario utilizar la tracción a las cuatro ruedas a tiempo completo. Por lo tanto, en la mayoría de los casos es solo tracción a dos ruedas, y cuando es necesario, nace la oportuna tracción a las cuatro ruedas que cambia automáticamente a tracción a las cuatro ruedas.
También hay dos soluciones para la tracción a las cuatro ruedas oportuna. Una se implementa mediante un acoplamiento viscoso representado por el Honda CR-V; la otra se implementa mediante un embrague multidisco representado por la generación anterior 4-. MÁTICO. Aunque ambos pueden lograr los efectos de la tracción normal en dos ruedas y la tracción automática en las cuatro ruedas cuando las ruedas motrices patinan, todavía existen diferencias en estructura y función.
Este tipo de oportuna caja de transferencia con tracción en las cuatro ruedas representada por el CR-V tiene la estructura más simple. Se basa en una plataforma tecnológica de tracción delantera con motor delantero transversal y es idéntica a la plataforma del sedán anterior en términos de tracción a dos ruedas. Sobre esta base, los ingenieros condujeron un eje de salida desde la caja de cambios al eje trasero y lo conectaron al diferencial del eje trasero mediante un acoplamiento viscoso. Este acoplamiento está lleno de aceite de silicona, que se caracteriza por un rápido aumento de la viscosidad a medida que aumenta la temperatura. Las palas se instalan en los extremos de entrada y salida del acoplamiento, de forma similar a la estructura de un convertidor de par. Durante la conducción normal, las ruedas delanteras no patinan y no hay diferencia de velocidad entre las ruedas delanteras y traseras. No hay diferencia de velocidad entre los dos ejes en este acoplamiento viscoso. En este momento, la potencia no se envía al eje trasero. Cuando la rueda delantera patina, la velocidad de la rueda delantera será mayor que la de la rueda trasera. En este punto, la velocidad de entrada en el acoplamiento viscoso excederá la velocidad de salida y, como en un convertidor de par, la potencia se puede transmitir al eje trasero. Y debido a la diferencia en la velocidad de rotación, el aceite de silicona puede calentarse y volverse viscoso, aumentando así aún más la transmisión de potencia y la tracción de las ruedas traseras. Con esta estructura encontraremos que su velocidad de respuesta es relativamente lenta, la transmisión de potencia es limitada y resulta difícil distribuir el 50% de la potencia al eje trasero. Sin embargo, la estructura es simple y el costo es bajo, y básicamente puede satisfacer las necesidades de los SUV que circulan por vías urbanas.
La estructura de la caja de transferencia de tracción a las cuatro ruedas en tiempo real representada por el 4-MATIC de la generación anterior es más complicada que la del acoplamiento viscoso de tracción a las cuatro ruedas en tiempo real, y es algo similar a la central. bloqueo del diferencial mencionado anteriormente. Está conectado mediante un embrague electromagnético. También es un sistema de tracción a las cuatro ruedas basado en una plataforma de tracción a dos ruedas.
Un extremo de la caja de cambios conduce a un eje de transmisión a través de un engranaje de cuenca para transmitir potencia a las ruedas delanteras, que están conectadas a través de múltiples embragues. El principio de conexión y desconexión es similar al del bloqueo del diferencial central mencionado anteriormente, por lo que no entraré en detalles aquí. Su ventaja es que su estructura es más simple que la de la tracción total permanente, y su velocidad de respuesta y distribución de potencia son mejores que las de los acoplamientos viscosos.
Con el mayor desarrollo de la tecnología estructural de tracción a las cuatro ruedas, algunos modelos ahora pueden lograr una distribución libre de energía. Mucha propaganda oficial llama a este tipo de tracción en las cuatro ruedas tracción en las cuatro ruedas a tiempo completo, lo cual en realidad es inexacto. En comparación con una verdadera tracción a las cuatro ruedas permanente con bloqueo del diferencial central, la llamada tracción a las cuatro ruedas permanente que logra la distribución de potencia a través de múltiples embragues solo puede distribuir hasta el 50% de la potencia a las ruedas motrices. En términos de distribución de potencia en las curvas, todavía no puede alcanzar el nivel de verdadera tracción a las cuatro ruedas a tiempo completo. En esencia, este tipo de tracción en las cuatro ruedas solo se puede llamar tracción en las cuatro ruedas oportuna, como el 4-Motion de Volkswagen...
Caja de transferencia de tracción en las cuatro ruedas Super Select
Este título pertenece a Mitsubishi y siempre se ha considerado la tecnología especializada de Mitsubishi.
A juzgar por la palanca de cambios de la caja de transferencia, se parece más a un sistema tradicional de tracción total parcial, pero la diferencia es que tiene diferencial central. Con 4 horas de suspensión, no solo puede conducir a alta velocidad en caminos de grava, sino que también puede realizar la función de tracción en las cuatro ruedas en carreteras normales. Las opciones 4HLC y 4LLC que ofrece son modos de tracción en las cuatro ruedas con bloqueo del diferencial central. En este momento, tiene las mismas funciones que 4H y 4L en 4wd a tiempo parcial.
El motivo por el que Mitsubishi lo llama Super Selection es porque tiene más opciones que todos los sistemas de tracción a las cuatro ruedas. La tracción en las cuatro ruedas general a tiempo completo solo puede elegir la tracción en las cuatro ruedas, lo que obviamente no es económico cuando no se necesita tracción en las cuatro ruedas, aunque la tracción en las cuatro ruedas oportuna puede lograr una tracción en dos ruedas, no puede lograr una verdadera tracción en las cuatro ruedas; -Rendimiento de la tracción en las cuatro ruedas; 4x4 a tiempo parcial No hace falta decir que la tracción en las cuatro ruedas en carretera no es posible en absoluto. Y entre estos, se puede seleccionar súper tracción en las cuatro ruedas: si desea economía, puede conducir durante 2 horas; si desea tracción en las cuatro ruedas a tiempo completo en la carretera, puede conducir durante 4 horas; Alcanza el mismo nivel que la tracción a las cuatro ruedas tradicional a tiempo parcial. Tiene la misma transitabilidad que una tracción y se puede montar con 4HLC o 4LLC.