全時四驅(qū)是那種 “平時好用,關(guān)鍵時刻掉鏈子” 的配置 —— 除非你放棄它日常的部分優(yōu)勢,否則真到需要時反而會失效。這里說的是,當(dāng)全時四驅(qū)車輛行駛在極度濕滑的路面,導(dǎo)致一個車輪空轉(zhuǎn)時,其他所有車輪都會停止轉(zhuǎn)動,這顯然違背了使用需求。車輪停轉(zhuǎn)的問題根源在于 “差速器”(簡稱 diff)。差速器能讓一臺發(fā)動機(jī)驅(qū)動兩個車輪以不同速度轉(zhuǎn)動,全時四驅(qū)車則需要三個差速器來實(shí)現(xiàn)四個車輪的不同轉(zhuǎn)速。
轉(zhuǎn)彎時必須依賴這種轉(zhuǎn)速差異:外側(cè)車輪行駛距離比內(nèi)側(cè)長,前輪行駛距離也多于后輪。沒有差速器,全時四驅(qū)車根本無法轉(zhuǎn)彎;但如果一側(cè)車輪(或車橋)空轉(zhuǎn),對應(yīng)的差速器就無法向另一側(cè)車輪傳遞動力。專為極端復(fù)雜濕滑路況設(shè)計的四驅(qū)車,會采用可鎖止差速器解決這一問題。差速鎖可手動開關(guān),鎖止后差速器將停止工作。僅能在無需轉(zhuǎn)向,或路面松軟可通過側(cè)滑轉(zhuǎn)向的短時間內(nèi)使用。如果有一種裝置既能像差速器那樣允許驅(qū)動輪不同速轉(zhuǎn)動,又能像差速鎖那樣防止車輪空轉(zhuǎn),會怎么樣?這正是德國工程師的革命性四驅(qū)系統(tǒng)理念。該系統(tǒng)近期在漢諾威國際農(nóng)業(yè)機(jī)械展覽會(Agritechnica)上首次亮相。
Line Traction 系統(tǒng)在 Aebi 原型車上的實(shí)測
目前 Line Traction 系統(tǒng)已優(yōu)化適配四驅(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械,可應(yīng)對極陡坡、極端崎嶇或泥濘路面。在展會上,它成功驅(qū)動了瑞士品牌 Aebi 打造的原型拖拉機(jī)。該系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)差速器,在每個車輪處配備一組行星齒輪。發(fā)動機(jī)輸出軸帶動行星齒輪,進(jìn)而驅(qū)動內(nèi)齒式外齒圈。齒圈與輪轂相連,最終帶動車輪轉(zhuǎn)動。系統(tǒng)最具創(chuàng)新性的設(shè)計,是齒圈與輪轂的連接方式:通過液壓回路實(shí)現(xiàn)連接。液壓回路可將齒圈固定,也可允許其旋轉(zhuǎn),且旋轉(zhuǎn)速度可精確控制。齒圈旋轉(zhuǎn)時,車輪轉(zhuǎn)速能低于驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速,同時保留全部驅(qū)動力。輪轂轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié),無需駕駛員額外操作。
完整的 Line Traction 行星輪轂結(jié)構(gòu)
開發(fā)者這樣描述其工作原理:“當(dāng)齒圈完全鎖止時,液壓油不流動。鎖止?fàn)顟B(tài)由軟件控制的比例閥調(diào)節(jié),此時 Line Traction 傳動裝置的表現(xiàn)與固定傳動比的傳統(tǒng)行星齒輪組一致。”“轉(zhuǎn)彎時,比例閥會精準(zhǔn)開啟,使液壓油在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。這一動作可控釋放齒圈,借助傳動機(jī)構(gòu)的幾何特性形成轉(zhuǎn)速疊加。”“最終,車輪所屬的行星架轉(zhuǎn)速降低。系統(tǒng)通過監(jiān)測車輪轉(zhuǎn)速形成閉環(huán)控制,實(shí)現(xiàn)每個車輪轉(zhuǎn)速的獨(dú)立調(diào)節(jié)。”“Line Traction 系統(tǒng)將彎道最外側(cè)的車輪定義為‘主輪’,其齒圈始終保持完全鎖止?fàn)顟B(tài),對應(yīng)的比例閥完全關(guān)閉。其他需要降低轉(zhuǎn)速的車輪,比例閥會持續(xù)開啟直至達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速。”Line Traction 如何判斷其他車輪需要減速多少?“系統(tǒng)通過實(shí)時監(jiān)測轉(zhuǎn)向角度,并結(jié)合車輛幾何參數(shù),實(shí)時計算軌跡線。再根據(jù)駕駛員設(shè)定的車速,得出每個車輪的目標(biāo)轉(zhuǎn)速,作為 Line Traction 系統(tǒng)調(diào)節(jié)車輪轉(zhuǎn)速的輸入?yún)?shù)。”此外,Line Traction 還搭載了傳感器反饋回路,可監(jiān)測部件所受外部應(yīng)力,從而補(bǔ)償控制軟件未預(yù)測到的車輪負(fù)載需求。最終呈現(xiàn)的全時四驅(qū)系統(tǒng),既無需差速器也無需差速鎖,卻能實(shí)現(xiàn)兩者同時工作的理想效果 —— 所有車輪始終保持驅(qū)動狀態(tài)。即便兩個車輪離地,仍會按預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),而接地車輪則持續(xù)驅(qū)動車輛前進(jìn)。