
驱动方式的发展历史
要把驱动的问题说明白,就得先从驱动的发展历史说起。大家知道世界上第一辆汽车是由卡尔·奔驰在1886年发明的,这辆车实际是由辆内燃机驱动的三轮马车,它的前轮用于转向,位于车厢后部的发动机通过链条将动力传递到尺寸更大的后轮而推动马车行走。这可以算是最早的后驱了,当时的设计思路完全是因为这样一来传动路线最短、结构也最简单。1891年法国人潘赫德和莱瓦索尔率先发明了发动机前置后轮驱动的结构型式,并设计了专用底盘,这一传动结构奠定了汽车设计的基本型式,在相当长的时间内被全世界广泛效仿。
后驱车独霸天下的局面在几十年后才有所改变,1931年,奥迪公司的前身之一DKW品牌率先推出了采用前轮驱动的DKW F1车型,这是世界上第一款前驱轿车。1934年,法国雪铁龙公司也推出了前轮驱动汽车——“Traction Avant”,并将其投入批量生产。但当时前驱并没有真正发展起来。因为相对于后轮驱动来说,前驱的结构比较紧凑,从开发角度来看它的设计和计算难度都较大,在计算机技术在汽车设计和研发领域未得到广泛应用之前,它的发展受到了很大制约。但是从上世纪七八十年代开始,由于计算机辅助技术的迅速发展,汽车开发水平也突飞猛进,前驱设计很快得到实现和推广,尤其是在中小型车领域。现在前驱技术的应用就更加广泛了。
前驱车更简单紧凑,成本较低
汽车是个消费品,购车时不光要考虑购车时的成本,还需要考虑今后日常用车成本,这就是使用成本和维护成本。从实际使用成本来说,前驱车传动路线比较简单,传动效率更高,整备质量相对也轻一点,它的燃油经济性比后驱车要好,也就是说,前驱车型可以更加省油。还有一个是养护成本,这牵扯到车辆维修养护便利性的问题。以前的观念认为,前驱结构比较紧凑,一旦发生故障不方便下手,拆卸工作牵一发而动全身,维护起来麻烦而且成本高,这些在前驱设计尚未成熟、部件故障率较高的过去,的确是个大问题,不过现在看来前驱、后驱已经没有明显的养护成本区别,后驱结构虽然看上去部件分散更方便维修,但本身复杂的结构反倒增加了故障率。据调查,后驱车的传动轴中间支撑和联轴节都是故障高发部位,同时它的传动系统油封较多也更容易出现泄漏。
前驱车更节省空间
汽车作为代步工具,在舒适性上对内部空间有一定的要求,前驱车在这方面比较有利。因为引擎及动传组件都可放在前轴之前,那么从前轴开始一直到车尾的空间都可以尽量利用,是一种非常实用的布局,更有利于节省车内空间。首先是纵向尺寸,前驱结构可以尽量压缩发动机舱大小,将更多的纵向空间腾出来分给车内空间,另外,前驱车没有传动轴所以不需要像后驱车那样在地板上给后驱设备留出空间,所以在空间的利用上有更多的余地,同时前驱车没有后差速器,后座乘客的腿部空间更宽松,行李箱也更加平整。
操控性,前驱车稳定性更高,后驱车更有操控乐趣
前驱、后驱在性能上最大的差异表现在汽车的操纵稳定性上,前驱车较容易发生转向不足,而后驱车则容易产生转向过度而导致甩尾。前轮驱动是用“牵引”的方式使车辆行进,这种驱动方式有着稳定性较高的优点,碰到驱动轮发生打滑的情况,前驱车转向不足导致车头向外偏离预定的路线,此时对于普通驾驶者来说,只须适度收油门并修正方向盘,就能恢复掌控,避免出现危险。而这种情况下,后驱转向过度往往更加危险,一旦出现失控会愈演愈烈,必须立即收油并反打方向,但普通的驾驶者很难将转向时机和动作掌握得非常好,这样就很难避免事故的发生。
所以从转向特性来看,前驱车还是比后驱车更安全也更容易控制,但是它的转向不足也存在一些弊端。不过,现在也有汽车厂商在这方面作出了改进。如瑞典的豪华运动型汽车SAAB萨博,虽然它是一款前驱车,但它对于前驱车的改进却是比较成功的,它独创的ReAxs后轮随转系统恰到好处的弥补了前驱车存在转向不足的缺点。SAAB萨博后轮ReAxs随转系统是车辆在转弯时,车辆后轴按照运动学原理使后轮发生微小的偏转,其偏转与转向方向相反。它能够极大地帮助了驾驶员更加便捷、精准转弯操控。另外它配置的ESP、TCS等电子稳定系统,在物理极限范围内能够尽力帮助驾驶者对抗转向不足和转向过度,增加驾驶的稳定性和主动安全性。
综合评述:前驱车更适合广大消费者
虽然前驱结构紧凑,驱动轴短,动力输出损耗低、容易驾驶等方面比较有优势,但也存在转向不足、起步时轮胎附着力低,动力输出缓慢等缺点。另外,前轮要负责驱动、转向和大部分的制动力,所以磨损也比较严重。后驱车虽然在以上几个方面没有优势,但起步加速能力强,四轮负荷平均,而且大多数的赛车还是使用后轮驱动,就操控性来说却比前驱车稍高一筹。其实,只要习惯了驱动方式一些技术上细微的不同,前驱与后驱的差别并不是很大,不过是因为它们不同的特点决定了不同的需求罢了。说到底,只有市场是检验真理的一切标准,实际的市场需求才是真正的驱动力。就目前市场来看,占取80%市场份额的前驱车在实用性和经济效益上表现比较明显,更适合当今广大的消费者的胃口。而后驱车侧更适合想拥有出色操控感受的驾驶者了。
对于现在的轿车来说,前驱、后驱哪个更好,这个问题是大家最关心的,厂家也经常拿它来做文章,其实前驱后驱各有千秋,考察角度不同结论就会不一样,我们可以从以下几个主要方面对前驱、后驱进行分析。
成本方面:前驱车更简单紧凑,成本较低,后驱车结构复杂,成本较高
这个成本主要包括两方面:物料成本和制造成本。从物料成本来说,前驱设计存在优势,这是因为它的结构紧凑而又简单,没有了贯穿前后的传动轴,对于横置发动机来说,差速器和变速箱还做成了一体,相对而言后驱结构部件较多当然物料成本要高;制造成本主要是装配成本,前驱结构的整个动力和驱动总成可以单独装配,在工艺流程上更加简单经济,而后驱装配工艺较复杂,制造成本当然要高一些。前驱技术之所以后来居上,很大程度上就是因为它的成本优势,在中小型车上采用前驱设计来降低成本是当时很多厂家的明智抉择。
从使用成本来说,前驱车传动路线比较简单,传动效率更高,整备质量相对也轻一点,它的燃油经济性比后驱车要好,也就是说,前驱车型可以更省油。还有一个成本是养护成本,这牵扯到车辆后期维修养护便利性问题,老观念认为,前驱结构比较紧凑,一但发生故障不方便下手,拆卸工作牵一发而动全身,维护起来麻烦而且成本高,在前驱设计尚未成熟,部件故障率高的过去,这确实是一个大问题,不过现在看来前驱后驱已经没有明显的养护成本区别,后驱结构虽然看上去部件分散更方便维修,但结构复杂反倒增加了故障率,按笔者的经验,后驱车的传动轴中间支撑和联轴节都是故障高发部位,同时它的传动系统油封较多也更容易出现泄油。
空间利用能力:前驱车更节省空间,后驱车传动系统占用空间较大
前驱设计之所以在中小型车上得到更大发展,一是因为成本优势,另外很重要的一点是前驱布置更利于节省车内空间,可以实现“小车身大空间”的设计目标。首先是纵向尺寸,前驱结构(尤其是发动机横置)可以尽量压缩发动机舱大小,将更多的纵向空间腾出来分给车内空间,另外由于没有传动轴和后差速器,车内地板中央没有后驱车那么高耸的大鼓包,后座乘客的腿部空间更宽松,行李箱也可以做得更加平整。
从这一点也能够说明前驱、后驱在车型级别上的分工,对于那些动辄V8、V12的大排量发动机来说,要在空间有限的发动机舱内实现横置前驱显然是免为其难,只有奥迪、大众采用发动机前纵置布局解决了大排量前驱这个问题,奥迪A8和大众辉腾都将6.0升的W12发动机塞了进去,至于其它厂家那些排量在4.0升以上的高级别车型,还都乖乖地采用了包容性更大的前置后驱设计。
对驱动性能的影响:
前驱后驱对驱动性能的影响还是挺明显的,在汽车起步和加速阶段,由于轮胎驱动扭矩的作用,车身或多或少都会出现“抬头”现象,前悬被拉伸释放而后悬被加剧压缩,因此前轮一部分载荷会转移到后轮,如果是前驱车,前轮的驱动力就会因为轮胎与地面之间垂直压力的减少而降低,严重的话驱动轮会因为抓地力不足出现打滑的现象, 当然会影响到起步和加速的迅捷。对于后驱车来说,这种前后轮的负荷转移倒是有利的,它能提高驱动轮和地面之间的垂直压力,从而增加驱动力。因为后驱设计更利于驱动力的发挥,所以那些标榜5秒之内就要破百的超级跑车几乎都是后驱车型,否则即使马力再强,如果不能将它转化为有效驱动力,那也是白白浪费。
同样的道理,在上坡步时,由于重力负荷也会向后轮转移,后驱车获得的驱动力更大,它更容易爬陡坡,不过前提是坡面的附着条件要够好才行,如果是在非常湿的上坡路面上起步,情况则正好相反,后驱车比前驱车更容易出现打滑,这是为什么呢?原因也挺简单,在附着条件很差的路面上,驱动力太大并不是什么好事,很容易突破附着极限出现打滑,就像是在冰面上走路一样,猛蹬一脚也许就会摔个大跟头;另外更重要的是,后驱车是靠后驱动轮“推动”前进的,一旦左右后轮的附着条件不一样,两边所获得的“推力”就会出现大小不一,由此形成的偏心力矩肯定会将平衡打破,车会出现偏转扭动,这种情况下当然爬不上去;而前驱车是用前轮“拉动”前进,它的方向稳定性更好车身不容易出现偏转,相对而然驱动力输出也更加平稳,正所谓“四两拔千斤”,较好的控制力让它在冰坡雪坎面前反倒表现得更为从容。
对操控性能的影响
前驱后驱在性能上最大的差异表现在汽车的操纵稳定性上,而影响汽车操纵稳定性的最直接因素就是轮胎的抗侧滑能力,无论汽车出现转向不足(俗称推头)还是转向过度(俗称甩尾),都是因为轮胎受到的侧向边超过了它的附着极限,发生了侧向滑动,因此造成了汽车行驶方向和车头指向(或者方向盘指向)出现偏差。如果前轮先于后轮发生侧滑,失控的车头就会拽着汽车向弯道外侧驶去,这就是转向不足(推头);反之,一旦后轮提前侧滑,甩动的车尾会推着车头向弯内扎去,这被称为转向过度(甩尾)。
对于驱动轮来说,它要承担与轮胎旋转方向相反的驱动力,而轮胎所能承受力的总和是一定的,驱动力的出现势必降低了它的侧向附着能力,因此在加油过弯时,对于前驱车来说,前轮更容易出现侧滑,发生转向不足(推头),另外,前驱车的前轮既是驱动轮又是转向轮,在汽车转向的时候它还要承受转向侧切力,抗侧滑能力更弱,出现转向不足(推头)的机会更大;后驱车则正好相反,施加驱动力时后轮驱动边进一步推波助澜,结果就是发生转向过度(甩尾)。
当然,上面所说的只是在驱动力作用下(加油攻弯时)前驱、后驱车所表现出来的操控特征,汽车在弯道上到底会发生转向不足还是转向过度,除了驱动力施加方式,还取决于重心分配和载荷转移、悬架设定、轮胎状况等众多因素,这是一个比较复杂的汽车动力学问题。
在这些因素当中,真正受不同驱动方式影响的是汽车的前后重心分配,和重心有什么关系?简单来说,汽车在弯道上行驶必然要受到侧向的离心推力,离心力必须通过前后车轮来承担,前驱车由于动力装置集中在车头位置,它的整体重心更靠前,因此分配给前轮承担的侧向力更大,所以前轮更容易突破极限发生转向不足;相比之下,后驱车的纵向布置在设计上更容易让重心分配达到前后均衡,它的转向特征性更贴近中性,宝马就经常标榜它的某个车型的前后载荷比达到了理想的50:50,打开它的发动机盖,你可以看到宝马传统的直列发动机几乎有一半缩到了防火墙后面,为了达到理想的重量分配宝马的确是煞费苦心,为了追求均衡,很多强调操控稳定必的后驱跑车索性采用了发动机中置设计,比如法拉利的大多数车型,以及保时捷Boxster 、莲花Lotus、本田NSX等等,不过大多数的量产后驱车还是在重心分配上稍微偏向前面一点,目的是在过弯时让汽车保持一定的转向不足趋势,增加驾驶的安全性。与此相反的是保时捷911,本来后驱车就容易发生转向过度,它还刻意采用了发动机后置设计,重量更多集中在车尾,目的当然是要追求那种更有挑战意义的驾驶乐趣。
在正常驾驶情况下,转向不足和转向过度都不是我们愿意碰到的,对于普通驾驶员来说,转向不足还容易控制一些,只要及时收油并调整转向,一般就能恢复过来;而转向过度往往更加危险,一旦出现失控会愈演愈烈,必须立即收油并反打方向,时机和动作掌握得不好就很难将车救回来,需要一定的驾驶技巧。所以从转向特性来看,前驱车还是比后驱车更安全也更容易控制,尤其在类似ESP、VSC这样的电子稳定系统出现之前更是如此。现在装备这些电子系统的汽车就好多了,在物理极限范围内它们能够尽力帮助驾驶者对抗转向不足和转向过度,增加驾驶的稳定性和主动安全性,从这一点可以看出,具有暴力潜质的后驱车更应该装备电子稳定系统。不过对于技术高超的玩车人来说,后驱车在动力刺激下爱“扭屁股”的脾气正投其所好,那些让人赏心悦目的“漂移”也是可以的(通过拉手刹或大力制动),不过大多数的“漂移”高手们还是更推崇后驱车。
那么四驱呢?
说了前驱、后驱,也该提一提四驱,四驱可不是SUV的专利,在轿车领域它也表现出强劲的发展势头,具有代表性的厂家并不少,斯巴鲁从一开始就坚持全时四驱设计,在WRC世界拉力锦标赛的出色表现让它声名鹊起,Quattro全时四驱是奥迪的传统强项,这种纯机械的四驱结构给基于前驱设计的奥迪提升了性能档次,大众的4 Motion也是如此,还有奔驰的4-Matic和宝马的xDrive,就连日本本土的丰田皇冠也都有四驱版本,现在的本田里程度更是标准的四驱车型。
轿车什么需要四驱?当然不是为了去越野,四驱的优势主要还是体现在对恶劣附着条件的适应能力上面,在冰雪湿滑路面上,四驱车可以从4个车轮上同时获取牵引力,当然可以更加平稳地起步和加速,不容易出现打滑,另外,由于驱动力的均衡分布,在附着条件不好的情况下四驱车的操纵稳定性也比前驱和后驱车更好。四驱的劣势还是在成本方面,首先是四驱系统的制造成本和维护成本都挺高,还有一点,虽然现在的四驱系统已经相当智能化,但它还是比两驱车更费油。
总结:前驱、后驱和四驱各有千秋,品牌选择适者生存
说了半天,该有个总结性的东西了,应该说各种驱动方式都有自己的优势和缺陷,不同的特点决定了它们不同的适应层面,不过一些固守自家传统的厂家仍旧把驱动方式和品牌特征牢牢绑定在一起,因此看上去秩序稍有混乱,但场面上已经相当清晰。一般来说,紧凑型车更多采用前置前驱,就连凯迪拉克也弄出了一个前驱的BLS,只有宝马1系算了特例;中高级车则各有偏向,前驱后驱还是四驱完全看厂家态度和设计取向,前驱的马自达6可以造得比后驱的丰田锐志更运动,所以说实际的市场需求才是真正的驱动力;豪华车里面还是后驱的多,比如奔驰S级、宝马7系、凌志LS,不过大多数有钱人选择豪华后驱车往往并不是因为出色的操控性,车的潜能早就被掩埋在奢华的装备和配置之下,因此从这个角度来说,谁又能将同样性能出色但基于前驱逐奥迪A8和辉腾排除在在豪华车之外?它们和奔驰宝马之间的差距,只有品牌和感召力

