全時四驅是那種 “平時好用,關鍵時刻掉鏈子” 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,當全時四驅車輛行駛在極度濕滑的路面,導致一個車輪空轉時,其他所有車輪都會停止轉動,這顯然違背了使用需求。車輪停轉的問題根源在于 “差速器”(簡稱 diff)。差速器能讓一臺發(fā)動機驅動兩個車輪以不同速度轉動,全時四驅車則需要三個差速器來實現四個車輪的不同轉速。
轉彎時必須依賴這種轉速差異:外側車輪行駛距離比內側長,前輪行駛距離也多于后輪。沒有差速器,全時四驅車根本無法轉彎;但如果一側車輪(或車橋)空轉,對應的差速器就無法向另一側車輪傳遞動力。專為極端復雜濕滑路況設計的四驅車,會采用可鎖止差速器解決這一問題。差速鎖可手動開關,鎖止后差速器將停止工作。僅能在無需轉向,或路面松軟可通過側滑轉向的短時間內使用。如果有一種裝置既能像差速器那樣允許驅動輪不同速轉動,又能像差速鎖那樣防止車輪空轉,會怎么樣?這正是德國工程師的革命性四驅系統(tǒng)理念。該系統(tǒng)近期在漢諾威國際農業(yè)機械展覽會(Agritechnica)上首次亮相。
Line Traction 系統(tǒng)在 Aebi 原型車上的實測
目前 Line Traction 系統(tǒng)已優(yōu)化適配四驅農業(yè)機械,可應對極陡坡、極端崎嶇或泥濘路面。在展會上,它成功驅動了瑞士品牌 Aebi 打造的原型拖拉機。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)動機輸出軸帶動行星齒輪,進而驅動內齒式外齒圈。齒圈與輪轂相連,最終帶動車輪轉動。系統(tǒng)最具創(chuàng)新性的設計,是齒圈與輪轂的連接方式:通過液壓回路實現連接。液壓回路可將齒圈固定,也可允許其旋轉,且旋轉速度可精確控制。齒圈旋轉時,車輪轉速能低于驅動軸轉速,同時保留全部驅動力。輪轂轉速自動調節(jié),無需駕駛員額外操作。
完整的 Line Traction 行星輪轂結構
開發(fā)者這樣描述其工作原理:“當齒圈完全鎖止時,液壓油不流動。鎖止狀態(tài)由軟件控制的比例閥調節(jié),此時 Line Traction 傳動裝置的表現與固定傳動比的傳統(tǒng)行星齒輪組一致。”“轉彎時,比例閥會精準開啟,使液壓油在系統(tǒng)內循環(huán)。這一動作可控釋放齒圈,借助傳動機構的幾何特性形成轉速疊加。”“最終,車輪所屬的行星架轉速降低。系統(tǒng)通過監(jiān)測車輪轉速形成閉環(huán)控制,實現每個車輪轉速的獨立調節(jié)。”“Line Traction 系統(tǒng)將彎道最外側的車輪定義為‘主輪’,其齒圈始終保持完全鎖止狀態(tài),對應的比例閥完全關閉。其他需要降低轉速的車輪,比例閥會持續(xù)開啟直至達到目標轉速。”Line Traction 如何判斷其他車輪需要減速多少?“系統(tǒng)通過實時監(jiān)測轉向角度,并結合車輛幾何參數,實時計算軌跡線。再根據駕駛員設定的車速,得出每個車輪的目標轉速,作為 Line Traction 系統(tǒng)調節(jié)車輪轉速的輸入參數。”此外,Line Traction 還搭載了傳感器反饋回路,可監(jiān)測部件所受外部應力,從而補償控制軟件未預測到的車輪負載需求。最終呈現的全時四驅系統(tǒng),既無需差速器也無需差速鎖,卻能實現兩者同時工作的理想效果 —— 所有車輪始終保持驅動狀態(tài)。即便兩個車輪離地,仍會按預設轉速旋轉,而接地車輪則持續(xù)驅動車輛前進。