1.2 汽车动力传动系的发展历程

汽车动力传动系经历了从简到繁、从落后到先进的长期复杂的历史演变过程。在这个过程中，客观需要和科技发展推动了汽车及其动力传动系的发展。下面简单介绍动力传动系主要总成部件的发展过程。

1.2.1 发动机

为满足汽车动力性能的需要，人们开发了各种各样的动力源，包括内燃机和燃料电池等，而且不断提高其性能指标。例如，内燃机的平均有效压力、活塞平均速度、升功率、升转矩、转速因子和功率因子等指标均在不断提高，而比质量、比油耗和噪声等指标均在不断下降。为提高功率，解决燃烧不完全和过度排放等问题，人们发明了汽油直喷技术（DGI）、柴油电子喷射系统（EDIC）、顶置双凸轮轴系统（DOHC）、废气再循环（EGR）技术、共轨技术（CR）以及废气涡轮增压中冷系统（TC）等。

1.2.2 离合器

为在换档和停车时刻切断和接上动力，人们发明了离合器。为避免离合器分离和接合期间的动力中断，又发明了双离合器（DCT）。双离合器（DCT）也是一种变速器。双离合器能在换档时，做到一摘一接，一离一合，避免了瞬间的换档空置，保证了动力的平稳传递。

1.2.3 变速器

为满足汽车运行中对速度和转矩的变换，科技人员发明了机械变速器（Mechanical Transmission，MT）。为缓解机械变速器的换档困难，又发明了同步器。为提高换档的舒适度和平稳性，消除操作人员的技术差异性，获取较高的动力性和经济性，提高使用寿命，进一步发明了自动变速器（Automatic Transmission，AT）、电控机械自动变速器（Automatic Mechanical Transmission，AMT）和连续变化式自动变速器（Continuous Variable Transmission，CVT）。

1.2.4 分动器

分动器即动力分配器。为使二轴汽车实现全轮驱动，发明了将动力和转矩分配到前、后轴的分动器。为实现二驱和四驱的转换，一开始是手动控制（MC），后来出现了自动控制（AC）、永久处于四驱模式的恒时四驱（PC）。随着技术的进步，又出现了分时四驱分动器、全时四驱分动器、适时四驱分动器和超选四驱分动器等。

1.分时四驱分动器（Part Time Transfer）

分时四驱分动器能在良好路面行驶时，以4×2（2WD）驱动模式运行，以节约能耗；而在坏路上行驶时，则以4×4（4WD）驱动模式运行。

2.全时四驱分动器（All Time Transfer）

分时四驱不宜在附着良好的路面上以4×4（4WD）驱动模式高速转弯运行，因没有轴间差速器而产生“转向制动”，造成车轮打滑或磨蹭，产生功率循环，破坏经济性，降低通过性，于是出现了全时四驱分动器。

全时四驱分动器在任何时刻都以4×4（4WD）驱动模式、以定比转矩向各轴输出。为解决全时四驱车轮打滑的问题，科技人员又发明了中央锁止器和差动限制器。这样不仅能解决打滑问题，而且还能实现0%～100%的动力分配，还可按定比或按轴荷分配动力。

3.适时四驱分动器（Timely Transfer）

为了能够根据车轴的附着情况适时调节动力，发明了适时四驱分动器。适时四驱分动器分为从动型和主动型两种。从动型，例如黏液耦合器（VC），它在正常情况下不向从动轴输出转矩；而主动型，包括按车轮附着情况分配转矩的系统（Torque On Demand，TOD）和既适合装于轴间也适合装于轮间的交互式转矩管理系统（Interactive Torque Management，ITM）等。按需分配式的系统（TOD）能根据车轮的附着情况转移转矩，而ITM则既可起轮间转矩交换的作用，也可起轴间转矩交换的作用。

高版本的适时分动器与全时四驱分动器非常接近，它们虽具有电磁阀、湿式离合器和电控系统（ECU），且能和防抱死制动系统（ABS）、电子防侧滑系统（ESP）等兼容，但也不是真正的全时四驱分动器。

4.超选四驱分动器（Super Select Transfer）

超选四驱分动器弥补了上述几种分动器的不足：分时四驱分动器不能实现公路四驱；全时四驱分动器在不需四驱时不经济；适时四驱分动器公路操控极限低。超选四驱分动器经济性好，能利用公路附着条件，且可获得分时四驱分动器的通过性。

1.2.5 差速器

最初的差速器，也叫普通差速器或开式差速器（Opening Differential）。差速器是产生速度差的工具，是轮间或轴间轨迹矛盾的统一物。为协调驱动轴左右轮间转向时的速度差，人们发明了轮间差速器；为防止驱动轴间的功率循环，又发明了轴间差速器。

然而轮间差速器工作时，若左右车轮有一轮打滑，车辆仍将失去动力。为解决这个问题，出现了下列各式各样的锁止差速器。

1.限滑差速器（Limited Slip Differential，LSD）

限滑差速器包括凸轮式、摩擦式、弹簧离合器式、电控式和变传动比式等。它们都能限制车轮滑转，最大可提高4倍的牵引力。然而，它们的问题是不需要限滑时仍限滑，造成汽车转弯时的阻力感。

2.机械锁止差速器（Mechanical Locking Differential，MLD）

机械锁止差速器又分强制锁止差速器和自动锁止差速器两类。自动锁止差速器包括变传动比限滑差速器、牙嵌自由轮式差速器、球笼无齿式差速器、机械锁杠式差速器和轮轴复合式差速器等。

（1）强制锁止差速器

强制锁止差速器就是强行让差速器不起作用。锁后若不及时解除，将使汽车无法转向，造成轮胎磨损或机械损坏。

（2）变传动比限滑差速器

变传动比限滑差速器就是主传动器的行星轮与半轴齿轮的力臂比随其转角变化而连续变化的差速器，它是一种有特殊齿形的差速器。传动比的变化具有一个势能最小的“势阱”点和一个势能最大的“势垒”点。传动比可从谷底到顶峰周期性地变化。当汽车正常行驶时，行星轮没有自转，左、右轮驱动力矩相等；当某侧车轮打滑时，行星轮自转，改变传动比，将较大的转矩传给另一侧的车轮；当某一驱动轮完全失去附着时，此差速器即和普通差速器一样。

这种差速器的优点是结构简单，工作稳定，性能可靠，且能减少轮胎磨损；其缺点是传动比变化范围窄，锁紧系数最大也只能达到1.5，且变化周期较短，脉动与冲击较大。因此此种差速器多在货车上使用。

（3）牙嵌自由轮式差速器

牙嵌自由轮式差速器可以完全锁死，并保证左、右轮单独运动，且工作可靠，寿命长。但若汽车左转弯、内轮驱动力大于附着力时，车轮将打滑。而且，当车辆带拖挂行驶时，还会造成转弯困难。同时，单边驱动，还会使半轴等的应力增加。

（4）球笼无齿式差速器

球笼无齿式差速器是利用球轴承在轨迹中的凸轮作用来传递动力的差速器。当汽车正常运行时，主动笼的槽迫使轴承产生凸轮作用带动轴和笼一体运转。当左、右车轮路径不等时，也能发挥正常驱动作用使车轮不致打滑。

（5）机械锁杠式差速器

机械锁杠式差速器是机械锁止差速器的典型代表，是适合装于轮间的基本锁死的差速器。它性能优良、工艺成熟、批量已超100万台，适合装于轻型越野汽车。当车辆正常运行时，两半轴齿轮与壳体一起运转。当左、右车轮转速差达到100 r/min时，便自动锁住。车辆一旦脱离困境，便自动解锁，保证高速行驶的安全。

该差速器能自动锁止，及时解除；当限即限，自由转向，且能与ABS等系统兼容。在打滑的情况下能获得开式差速器4倍的牵引力。

（6）轮轴复合式差速器

轮轴复合式差速器是同时具有轮间和轴间防滑功能的自锁差速器，即同时具有各个驱动桥上的轮间差速和全部驱动桥之间的轴间差速，同时具有自动锁止和防滑功能。

1.2.6 牵引力控制系统

为使汽车在各种行驶工况下都能获得最佳的牵引力，人们发明了牵引力控制系统（Traction Control System，TCS）。它依靠电控系统，根据车轮的转速和驾驶人的意愿，自动控制驱动力。无论是起步加速、制动减速还是转弯行驶，都能保证汽车的行驶稳定性，大大提高了安全性。

为实现车辆理想的行驶状态，科技人员还发明了防抱死制动系统（Anti-Locking Bra-king System，ABS）、自动牵引力控制系统（Automatic Traction Control，ATC）和驱动防滑系统（Acceleration Slip Regulation，ASR）等一系列先进系统。TCS、ASR等系统用于控制驱动轮打滑，而ABS则是使被制动车轮处于抱死的边缘。

1.2.7 轮胎

轮胎是车轮的重要组成部分，而车轮又是动力传动系的最后部件，也是汽车与地面发生关系的唯一部件。轮胎品类繁多。

按车类型分，有轿车轮胎、载重车轮胎和越野车轮胎等；按轮胎花纹分，有公路花纹轮胎、越野花纹轮胎、混合花纹轮胎和特种花纹轮胎等；按断面分，有宽断面轮胎、窄断面轮胎、普通断面轮胎和低断面轮胎等；按结构分，有正交轮胎、斜交轮胎和带束斜交轮胎等；按直径分，轮胎有大、中和小之分；按气压分，有高压胎、低压胎和调压胎（中央充放气系统）等。

随着科技的发展，现代汽车轮胎已能适应高车速、高负荷要求，且安全柔顺、缓冲吸振，具有良好的循迹性、操控性和抓地性，以及具有足够的牵引力和较低的接地压力。此外现代汽车轮胎还具有排水性好、气密性好、噪声低、阻力低、油耗低、耐久性好、耐腐蚀和耐老化等性能。

特别是军用越野汽车轮胎，已基本具备了战场环境适应性以及防扎、防弹等安全功能，例如电控充气式、胎体自补式、软体内支撑式和钢架内支撑式。

上述主要总成技术的具体情况，详见本章知识链接。