汽车前轮转向驱动原理

现在绝大多数的轿车都是前轮驱动的，四轮驱动的越野车以及部分全轮驱动的卡车，前轮上也有驱动力。很多人就感到奇怪了：这前轮是负责转向的，两个车轮摆来摆去，而发动机和变速箱是固定不动的，这动力是如何传递到两个车轮上去的呢？汽车的前轮是如何实现既可以转向又可以驱动的呢？下面我们就来分析一下这个问题。

早期的汽车都是后轮驱动的，前后桥都是刚性整体桥，现在的卡车仍然是这样的结构。前轮负责转向，它通过转向主销（俗称立轴）安装在前桥上，可以自由的左右摆动，然后由汽车转向系统通过一系列复杂的转向传动机构来驱动车轮偏转，实现汽车转向；后轮负责驱动，发动机发出来的扭矩通过离合器、变速器、万向传动装置、驱动桥（主减速器、差速器、半轴）传递到两个后轮上，驱动汽车行驶。由于驱动桥是刚性的，驱动车轮与驱动桥之间没有任何位置变化，所以半轴也是整体式的，它一般封闭在后桥里面，从外面是看不到它的。

随着汽车技术的发展以及对汽车性能的需求，逐渐发展出了四驱系统以及前驱系统，这样就要求汽车的前桥既具有转向功能，又具有驱动功能。这种能实现车轮转向和驱动两种功能的车桥称为转向驱动桥（一般指刚性整体桥）。这种车桥在结构上具有一般驱动桥所具有的主减速器、差速器、半轴等零部件，也具有一般转向桥所具有的转向节、转向主销以及轮毂等。其不同之处在于：由于转向需要，半轴被分为内半轴（与差速器相连）和外半轴（与轮毂相连）两段，二者通过等角速万向节连接起来；同时，转向主销也分为上下两段，分别固定在万向节的球型支座上；转向节轴做成空心的，外半轴从中穿过。转向节的连接叉是球型壳体，既能满足转向的需求，又适应了转向节的传力。

具体的结构如下：

1、驱动部分：在转向驱动桥上也有主减速器、差速器、半轴等零部件，其中半轴分为内外两段，内半轴与差速器相连，承接发动机传递过来的动力；外半轴通过花键与轮毂相连，将动力传递到车轮上，驱动汽车行驶。内外半轴通过等角速万向节相连。

在这里其关键作用的就是连接内外半轴的等角速万向节。这个等角速万向节有双联式、三销式、球叉式和球笼式等多种型式。双联式就是两个普通十字轴式万向节串联在一起，它的尺寸较大，能够传递的扭矩也较大，一般应用在大型越野卡车上，比如太脱拉等；三销式是从双联式演变而来的，结构更紧凑，一般应用在中型越野卡车上，比如东风EQ240等；球叉式是在主动叉和被动叉之间装入了五个钢球，形成一种柔性的传力机构来传递动力，它一般应用在轻型越野车上，比如BJ212等；还有一种是球笼式，一般应用于独立悬架车型上，在稍后单独介绍。

2、转向部分：由于半轴需要从转向节中心通过，所以转向主销就不能制成一个整体，需要分成上下两段，转向节壳体分别与上主销和下主销相连，可以在上面自由的左右摆动。然后由转向操纵机构通过转向节臂控制转向节的偏转，进而带动车轮的偏转，从而实现汽车转向。

需要注意的是：上下主销的轴线必须在一条直线上，并且二者的连线必须与半轴等角速万向节的中心重合，以保证前轮旋转与偏转互不干涉。这是通过结构上的定位来保证的，如果在使用中出现了主销套松旷、等角速万向节损坏等，就会出现转向卡滞、异响、车轮不自动回正等故障。

现在绝大多数的轿车、SUV、MPV等，它们都是发动机横置前驱、前轮独立悬架系统，这种结构的驱动和转向方式与上述的整体桥式转向驱动桥有所不同。它没有严格意义上的车桥，变速箱与主减速器、差速器组合在一起，称为“变速驱动桥”，半轴裸露在外面，直接驱动前轮；而车轮与车身的连接是独立悬架，转向机直接推动车轮偏转，所以车轮不仅有左右的摆动，还有上下的跳动，这就要求半轴能随时适应这种位置的变化。

为了能够随时在这种角度经常变化的零部件之间传递动力，一般将半轴分为三段，用两个球笼来连接。内半轴与变速驱动桥的差速器相连，承接变速箱输出的动力；然后动力传递至内球笼，它是一种伸缩型球笼式万向节（VL节），特点是在传递转矩的过程中，主从动轴之间不仅能相对转动，而且可以产生轴向位移，以适应车轮上下跳动时产生的半轴长度变化；之后动力传递至中间半轴，然后传递至外球笼，它是一种固定型球笼式万向节（RF节），特点是在传递转矩的过程中，主从动轴之间只能相对转动、不会产生轴向位移，可以适应车轮的大角度偏转；最后动力传递至外半轴，通过外半轴上的花键与轮毂相连，驱动车轮旋转。这样，汽车就可以在转向的同时将动力传递到车轮上了，也就是我们所说的既可以转向，又可以驱动。

现在还有很多后轮独立悬架、后轮驱动的车型，它们的动力是如何传递的呢？它也没有严格意义上的车桥，只有一个由主减速器和差速器组成的驱动桥。由于后轮可以上下跳动，所以半轴就不能是整体式的了，需要从中间断开，以满足在两个位置不断变化的零部件之间传递动力，这就是断开式半轴。它在半轴上加装了两个万向传动装置，以实现动力传递角度的变化。动力从驱动桥输出后，首先传递给一个球笼，然后再传递给半轴，在靠近驱动车轮的位置上再通过一个球笼传递给驱动车轮。汽车在行驶时，车轮会上下跳动，但是球笼允许半轴以一定的角度弯折，所以动力传递并不会中断。不过由于驱动车轮上下跳动的范围有限，所以这种半轴可以弯折的角度较小，只能用来传力而不能用来转向。