驅動橋主要由主減速器、差速器、半軸和驅動橋殼等組成。它的作用是將萬向傳動裝置傳來的動力折過90°角,改變力的傳遞方向,並由主減速器降低轉速,增大轉矩後,經差速器分配給左右半軸和驅動輪。
驅動橋的結構型式按工作特性分,可以歸併為兩大類,即非斷開式驅動橋和斷開式驅動橋。當驅動車輪採用非獨立懸架時,應該選用非斷開式驅動橋;當驅動車輪採用獨立懸架時,則應該選用斷開式驅動橋。因此,前者又稱為非獨立懸架驅動橋;後者稱為獨立懸架驅動橋。獨立懸架驅動橋結構較複雜,但可以大大提高汽車在不平路面上的行駛平順性。
(1)非斷開式驅動橋
普通非斷開式驅動橋,由於結構簡單、造價低廉、工作可靠,廣泛用在各種載貨汽車、客車和公共汽車上,在多數的越野汽車和部分轎車上也採用這種結構。他們的具體結構、特別是橋殼結構雖然各不相同,但是有一個共同特點,即橋殼是一根支承在左右驅動車輪上的剛性空心梁,齒輪及半軸等傳動部件安裝在其中。這時整個驅動橋、驅動車輪及部分傳動軸均屬於簧下質量,汽車簧下質量較大,這是它的一個缺點。
整體式驅動橋即非斷開式驅動橋組成
驅動橋的輪廓尺寸主要取決於主減速器的型式。在汽車輪胎尺寸和驅動橋下的最小離地間隙已經確定的情況下,也就限定了主減速器從動齒輪直徑的尺寸。在給定速比的條件下,如果單級主減速器不能滿足離地間隙要求,可該用雙級結構。在雙級主減速器中,通常把兩級減速器齒輪放在一個主減速器殼體內,也可以將第二級減速齒輪作為輪邊減速器。對於輪邊減速器:越野汽車為了提高離地間隙,可以將一對圓柱齒輪構成的輪邊減速器的主動齒輪置於其從動齒輪的垂直上方;公共汽車為了降低汽車的質心高度和車廂地板高度,以提高穩定性和乘客上下車的方便,可將輪邊減速器的主動齒輪置於其從動齒輪的垂直下方;有些雙層公共汽車為了進一步降低車廂地板高度,在採用圓柱齒輪輪邊減速器的同時,將主減速器及差速器總成也移到一個驅動車輪的旁邊。
在少數具有高速發動機的大型公共汽車、多橋驅動汽車和超重型載貨汽車上,有時採用蝸輪式主減速器,它不僅具有在質量小、尺寸緊湊的情況下可以得到大的傳動比以及工作平滑無聲的優點,而且對汽車的總體布置很方便。
(2)斷開式驅動橋
斷開式驅動橋區別於非斷開式驅動橋的明顯特點在於前者沒有一個連接左右驅動車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅動橋的橋殼是分段的,並且彼此之間可以做相對運動,所以這種橋稱為斷開式的。另外,它又總是與獨立懸掛相匹配,故又稱為獨立懸掛驅動橋。這種橋的中段,主減速器及差速器等是懸置在車架橫粱或車廂底板上,或與脊梁式車架相聯。主減速器、差速器與傳動軸及一部分驅動車輪傳動裝置的質量均為簧上質量。兩側的驅動車輪由於採用獨立懸掛則可以彼此致立地相對於車架或車廂作上下擺動,相應地就要求驅動車輪的傳動裝置及其外殼或套管作相應擺動。
斷開式驅動橋
汽車懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車行駛平順性的主要因素,而汽車簧下部分質量的大小,對其平順性也有顯著的影響。斷開式驅動橋的簧下質量較小,又與獨立懸掛相配合,致使驅動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應性比較好,由此可大大地減小汽車在不平路面上行駛時的振動和車廂傾斜,提高汽車的行駛平順性和平均行駛速度,減小車輪和車橋上的動載荷及零件的損壞,提高其可靠性及使用壽命。但是,由於斷開式驅動橋及與其相配的獨立懸掛的結構複雜,故這種結構主要見於對行駛平順性要求較高的一部分轎車及一些越野汽車上,且後者多屬於輕型以下的越野汽車或多橋驅動的重型越野汽車。
(3)多橋驅動的布置
為了提高裝載量和通過性,有些重型汽車及全部中型以上的越野汽車都是採用多橋驅動,常採用的有4×4、6×6、8×8等驅動型式。在多橋驅動的情況下,動力經分動器傳給各驅動橋的方式有兩種。相應這兩種動力傳遞方式,多橋驅動汽車各驅動橋的布置型式分為非貫通式與貫通式。前者為了把動力經分動器傳給各驅動橋,需分別由分動器經各驅動橋自己專用的傳動軸傳遞動力,這樣不僅使傳動軸的數量增多,且造成各驅動橋的零件特別是橋殼、半軸等主要零件不能通用。而對8×8汽車來說,這種非貫通式驅動橋就更不適宜,也難於布置了。
為了解決上述問題,現代多橋驅動汽車都是採用貫通式驅動橋的布置型式。
在貫通式驅動橋的布置中,各橋的傳動軸布置在同一縱向鉛垂平面內,並且各驅動橋不是分別用自己的傳動軸與分動器直接聯接,而是位於分動器前面的或後面的各相鄰兩橋的傳動軸,是串聯布置的。汽車前後兩端的驅動橋的動力,是經分動器並貫通中間橋而傳遞的。其優點是,不僅減少了傳動軸的數量,而且提高了各驅動橋零件的相互通用性,並且簡化了結構、減小了體積和質量。這對於汽車的設計(如汽車的變型)、製造和維修,都帶來方便。
按結構形式,驅動橋可分為三大類:
1.中央單級減速驅動橋
是驅動橋結構中最為簡單的一種,是驅動橋的基本形式,在重型卡車中佔主導地位。一般在主傳動比小於6 的情況下,應儘量採用中央單級減速驅動橋。目前的中央單級減速器趨於採用雙曲線螺旋傘齒輪,主動小齒輪採用騎馬式支承,有差速鎖裝置供選用。
2.中央雙級減速驅動橋 在國內目前的市場上,中央雙級驅動橋主要有2 種類型:一類載重汽車後橋設計,如伊頓系列產品,事先就在單級減速器中預留好空間,當要求增大牽引力與速比時,可裝入圓柱行星齒輪減速機構,將原中央單級改成中央雙級驅動橋,這種改制「三化」(即系列化,通用化,標準化)程度高,橋殼、主減速器等均可通用,錐齒輪直徑不變;另一類如洛克威爾系列產品,當要增大牽引力與速比時,需要改制第一級傘齒輪後,再裝入第二級圓柱直齒輪或斜齒輪,變成要求的中央雙級驅動橋,這時橋殼可通用,主減速器不通用,錐齒輪有2 個規格。由於上述中央雙級減速橋均是在中央單級橋的速比超出一定數值或牽引總質量較大時,作為系列產品而派生出來的一種型號,它們很難變型為前驅動橋,使用受到一定限制;因此,綜合來說,雙級減速橋一般均不作為一種基本型驅動橋來發展,而是作為某一特殊考慮而派生出來的驅動橋存在。
3.中央單級、輪邊減速驅動橋 輪邊減速驅動橋較為廣泛地用於油田、建築工地、礦山等非公路車與軍用車上。當前輪邊減速橋可分為2類:一類為圓錐行星齒輪式輪邊減速橋;另一類為圓柱行星齒輪式輪邊減速驅動橋。圓錐行星齒輪式輪邊減速橋由圓錐行星齒輪式傳動構成的輪邊減速器,輪邊減速比為固定值2,它一般均與中央單級橋組成為一系列。在該系列中,中央單級橋仍具有獨立性,可單獨使用,需要增大橋的輸出轉矩,使牽引力增大或速比增大時,可不改變中央主減速器而在兩軸端加上圓錐行星齒輪式減速器即可變成雙級橋。這類橋與中央雙級減速橋的區別在於:降低半軸傳遞的轉矩,把增大的轉矩直接增加到兩軸端的輪邊減速器上,其「三化」程度較高。但這類橋因輪邊減速比為固定值2,因此,中央主減速器的尺寸仍較大,一般用於公路、非公路軍用車。圓柱行星齒輪式輪邊減速橋,單排、齒圈固定式圓柱行星齒輪減速橋,一般減速比在3至4.2之間。由於輪邊減速比大,因此,中央主減速器的速比一般均小於3,這樣大錐齒輪就可取較小的直徑,以保證重型卡車對離地問隙的要求。這類橋比單級減速器的質量大,價格也要貴些,而且輪谷內具有齒輪傳動,長時間在公路上行駛會產生大量的熱量而引起過熱;因此,作為公路車用驅動橋,它不如中央單級減速橋。
隨著我國公路條件的改善和物流業對車輛性能要求的變化,載重汽車驅動橋技術已呈現出向單級化發展的趨勢。單級減速驅動車橋是驅動橋中結構最簡單的一種,製造工藝較簡單,成本較低,是驅動橋的基本型,在重型卡車上佔有重要地位;目前重型卡車發動機向低速大扭矩發展的趨勢使得驅動橋的傳動比向小速比發展;隨著公路狀況的改善,特別是高速公路的迅猛發展,許多重型卡車使用條件對汽車通過性的要求降低,因此,重型卡車產品不必像過去一樣,採用複雜的結構提高其的通過性;與帶輪邊減速器的驅動橋相比,由於產品結構簡化,單級減速驅動橋機械傳動效率提高,易損件減少,可靠性增加。