谈谈那些「看上去简单,实际很有设计难度」的汽车零部件

2023-08-11 领克汽车

差速器

差速器基础原理

看起来,差速器只是隐藏在传动**角落的小齿轮组,作用是使内外侧车轮在车辆转弯时存在转速差。结构很简单,但因为连接太阳齿轮的差速器壳起着支承、联接,传递扭矩的作用,对于铸造材料的强度、塑性和韧性都有很高要求。目前广泛使用的差速器壳大部分都为铸铁材料,若同时兼顾工艺性和经济性,球墨铸铁会是一个较好的选择。

但对于传统差速器而言,依托其“需快则快”的粗暴原理,遇到湿滑路面时,不可避免会存在**:如果一侧车轮打滑,差速器会将更多的动力传递到打滑车轮,同时有抓地力的车轮就无法发力。针对这一问题,限滑差速器应运而生。


托森差速器结构

以大家耳熟能详的托森差速器(Torsen全称Torque Sensing,意为“扭矩感应”)为例,采用了一对蜗轮+三组蜗杆的设计结构。根据“蜗杆能驱动蜗轮,蜗轮不能驱动蜗杆”的机械原理,在车子打滑时,因为转速过快,失去抓地力的车轮会与其同侧的蜗杆反向驱动对侧蜗杆,并且由于对侧蜗杆并不能驱动蜗轮,最终整个后桥都处于锁死状态,车辆打滑时左右轮相同的扭矩分配得以实现。


万向节

在诸多传动结构中,万向节大概时最让我着迷的一个了。单说结构,太简单了:两根带有轴叉的输入轴和输出轴,一个十字轴,就这点东西。而十字轴相对的两组轴端点,事实上都是在同一个平面内做圆周运动,这就是它能够实现成角度动力输出的原因。实际上,这看似简单的构造也是存在着天才般的设计演变的。如下图,在传统的双轴万向节结构中,虽然输入轴的动力传输稳定而线性,但在通过十字轴传递到输出轴后,却出现了忽快忽慢的情况。并且随着角度增大,这种波动的情况也会越来越明显。

图源:****-万向节

体现在实*上,一脚油门下去后,车子的顿挫感会如同大马力拖拉机。

为了解决这一问题,工程师们大胆设想:“如果输入稳定,输出波动,那如同输入波动,输出不就稳定了吗?”——正是这个设想,催生了输出轴和输入轴之间的第三根轴:稳定转波动,波动又转稳定,动力在第三轴多飞了一会儿,果真达到了平稳输出的目的。同时,相对双轴,三轴的设计结构,在角度选择的多样性也更胜一筹,因此目前被广泛运用在汽车工业和其他动力工程中。

下图为三轴万向节的工作状态:

柔顺,丝滑,对称。这该死的,诡异的机械魅力啊。


凸轮轴

这缝纫机一样的家伙就是凸轮轴了,发动机能够驱动车辆,离不开它“带动气门上下运动”的能力。凸轮轴的的运动轨迹简单无比,仅仅是以长度方向为轴做旋转。但它肩负的任务可是在高转速下,精准的根据汽缸的点火顺序控制气门的开合。因为它的转速很高而且需要承受很大的扭矩,所以在工程设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求相当严苛,因此它的材质一般选用的都是优质合金钢或碳钢。

如上图,凸轮轴的柱状结构上有许多凸起结构,横截面形似鸡蛋,这就是凸轮,因此叫它鸡蛋轴也未尝不可。凸轮之所以被设计成鸡蛋状,一是为了保证进排气过程充分且顺畅,二是连续的弧形接触面,能够让凸轮在与气门之间摩擦时,受力更加线性和均衡,避免鸡蛋轴磨损过快。此外,根据车型不同,各个凸轮之间的夹角也极为考究,正时和偏时开关气门对于车辆的影响都极为明显,因此在某些品牌的汽车上也有存在拥有多根鸡蛋轴的情况。


碰撞副车架脱落

这是领克从01开始就一直在使用的技术。这东西存在的意义,是在受到碰撞之后给予发动机更多的溃缩空间,从而更好分摊正面冲击带来的巨大能量,最终保护车内人员的生命安全。可以看到,在碰撞发生之后,副车架和车架之间的紧固件会因为超过最大受力极限而断开,最终让发动机结构从斜向下的方向被推出,而非指向车内人员的水平方向。

这个结构的难点,一是前方副车架和主车架的连接方式,二是那个碰撞后飞出去的紧固件。这个小螺栓需要有足够的强度,既能正常行驶时,应付车身因为颠簸所带来的形变,又能在碰撞时,及时断开以保证副车架的正常脱落。坚硬和脆弱,之间就隔着一层薄薄的界限。


防倾杆

一根看似普通的C型横杆,在过弯时起到平衡左右车轮抓地力的作用,相当简单,又极为实用。其原理,就是在受力不均情况下(如过弯),通过杆体的抗扭特点,让两端的车轮尽可能保持在同一水平位置,最终达到减小车辆侧倾、优化弯道性能的目的。


刹车卡钳

发动机负责起飞,刹车卡钳负责落地。为了使100km/h的钢铁怪物在35米内被驯服,刹车卡钳中能塞进去足足六个活塞,而与之配合的刹车盘,也是顶尖的碳陶复合材料。根据“滑动摩擦将动能转化为热能”这一原理,在赛车比赛中,常见车辆的刹车**迸发出耀眼的火光…

总得来说,发展到今天,汽车中很多零部件和机械结构设计,看似简单,实际都包含了相当复杂的考虑。在它们往复运作的过程中,展现出来的流动性、规律性、对称性,辅之以锋利而坚硬的钢铁材质,那种对立和矛盾,实际是一种拟人化,体现出温暖对冰冷的机械美学。


汽车发明至今已有一百多年,汽车工程师们对于提升行驶安全、提升驾驶体验的无限执著,成就了这些杰出的工艺品。同样的,领克也在这条路上大跨步前进,在每一个细微的零部件上体现着我们的用心。

上图为领克的余姚工厂,在全球前沿设备和严苛质检工艺的要求下,从这里下线的每一台领克车型,都需要经过冲压、焊装、喷涂和总装四大车间的工序和检验。而在与用车安全最为相关的车身架构焊装环节,余姚工厂不仅在材料选择上应用了大量的热成型钢以提升整体的车身强度,还在焊装工艺上采用了激光焊、Arplas焊和Table Top工艺以保证**位置的强度和精确性。


凭借包括在线测量、涂胶视觉检测以及主拼Open-Gate在内的质量把控技术,从余姚工厂驶出的每一台领克03和05车型,都将有着极为扎实、可靠且高技术水平的车身架构。


单单凭借前沿的设计理念,站在时尚风口,是远远不够的;从源头开始,致力于雕琢每一处细节,让每一台车都成为车主信赖的踏实座驾,才是领克一直追求的方向。


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