特殊底盘的四轮驱动汽车

发布时间:2010-07-13
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题图:丰田公司的工程师们在研发Land Cruiser 200时,始终牢记这样一句话:经久耐用,乘坐舒适

 

丰田公司经过试验将Land Cruiser 200系列的车架采用全封闭式结构、双A-臂前悬架系统和动力调节悬架系统,使减振性能更佳,从而提高了汽车的行驶和越野性能。

可靠的非承载式车身

丰田公司的执行总工程师想要把Land Cruiser的车身改造成一种硬壳式结构,但是购车人需要的是一种全功能4WD(四轮驱动)汽车,能够越野行驶以及承载较重的负荷。尽管将车体制成硬壳结构是完全可能的,但这需要加重整个车体的质量并加强独立车架的结构,以避免和减少通过底盘防振胶垫而产生的道路噪音和振动。此外,在恶劣的越野行驶条件下,车架将成为汽车表面和车体下部之间的最后一道防线。考虑到高强越野能力和优异的耐久度,丰田公司选用了经过实践考验的“车体安装在车架上”(body-on-frame)的结构。Land Cruiser汽车的车架采用全封闭式结构件,8根交叉构件中的第五根和第六根采用液压成形,凡是深入到侧轨的交叉构件,其厚度都有所增加,与即将淘汰的车型相比,其扭曲刚性和弯曲刚性分别提高了40%和20%。

双A-臂前悬架系统

为了便于控制和保护,丰田公司采用了一种装有盘绕式减振器的双A-臂前悬架系统,以代替以前的那种扭力杆悬架系统。它将弹簧/减振器单元安装在上下臂之间的区域内,使车轮行程从200mm增加到230mm。同前款车型一样,实心轴的后悬架系统上装有4根联杆、螺旋弹簧和1根车身横振阻尼杆。然而,其后桥行程增加到了240mm,总的垂直联接长度达到700mm。Land Cruiser的某些竞争对手喜欢将实心轴安装在独立的后桥悬架系统上,这种设计可以让汽车中的第三排座位向地板平面方向折叠。几乎所有人都认为实心后轴的这种设计方式似乎有些神秘,而丰田公司产品计划部的助理总工程师Toshinhiko Kanai先生指出,对于丰田的客户来说,在恶劣条件下能够保持汽车的可靠性和耐用性非常重要,因此采用灵活的主轴结构是最佳的解决方案。在不拆除后座的情况下,要增加车厢内的载货空间,丰田公司的做法是将车内的第三排座位从中间分开,使其两半能各自向车体两侧折叠。

动力调节悬架系统

在道路上的行驶和越野性能方面,也同样体现了Land Cruiser一贯的可靠性和耐久性。丰田公司的动力调节悬架系统(Kinetic Dynamic Suspension System,KDSS)通过液压缸可使较大的车体角位移平衡杆在崎岖不平的道路上达到减振的目的,而液压缸处于汽车同一侧的位置,安装在车体角位移平衡杆与下部悬架胶垫之间。液压管路的上下流道就布置在它们之间。当车辆在平稳的道路上行驶时,液压缸中的活塞运行是协调一致的,将液压油推向汽车的中心,使联杆锁紧,并使车体角位移平衡杆完全啮合。当汽车越野行驶时,汽车的前后轮总是沿着它们的垂直轴线向着相反的方向运动,使两个液压流道全部打开,让液压缸内的液体前后运行,以降低外部车体角位移平衡杆的振动,提高悬架行程。在Land Cruiser豪华型汽车上(LX570型)可采用电动触发式分离方式,对这一机械系统来讲,Kanai先生认为,就目前的汽车市场和行驶环境来说,该公司需要一个可靠性尽可能最高的系统,如果必要的话,只需简单的调试设置就可以投入使用。


图1:新型双A-臂前悬架系统,可使车体角位移平衡杆自动减振,经过改造后的4联杆后悬架系统提高了Land Cruiser的车轮联动功能和道路上的行驶性能

2008型Land Cruiser汽车的行驶性能

2008型Land Cruiser汽车的动力同样由Tundra中使用的5.7L 3UR-FE V8发动机提供,并配有AB60F型6速自动变速传动机构。新型全时专用电动换挡的JF2A变速箱采用一个6行星小齿轮减速机构和无噪声链子驱动,里面装有一个Torsen止滑差速器,一般将扭矩驱动力分割成前桥41%、后桥59%。当前轮开始打滑时,其最大驱动力百分比就转换成前桥30%、后桥70%;如果是后轮首先开始打滑,其最大驱动力百分比就转变成前桥50%、后桥50%。前后桥差速器都采用开放式设计,分别采用8.7″和9.5″环形齿轮。前桥差速器座架和中间管由铝材制成,前轴承采用双排轴承,这两种差速器均采用低粘度油。

当汽车爬坡时,Land Cruiser坡度起动辅助机构可帮助汽车的制动系统保持约3s的制动力,当驾驶员换挡脚踩油门时,可防止汽车后滑。Land Cruiser的这项功能被称为“低速巡航驾驶辅助系统”,能自动控制油门和制动器,使汽车保持在3个预先设定速度的其中一个速度之上,而不像下坡控制那样,从而实现出色稳定的通过性。驾驶员可以选择1km/h、2km/h或5km/h的速度,如果汽车发生卡壳不能行驶时,它可用作一个低速运行的工具。当车速提升超过10km/h时,可能会暂时使该系统失去功能。因此在啮合时,一定要保证使缺少经验的越野车手以最大的牵引平衡能力一直给予其全面的支持。

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