1、車橋概述
卡車的三大動力核心總成是發(fā)動機、變速箱和車橋，三者中車橋雖不像發(fā)動機和變速箱一樣常被人們提及，但卻在汽車動力傳輸?shù)倪^程中發(fā)揮著紐帶的作用，對整車的行駛的動力性和穩(wěn)定性有著舉足輕重的作用。
重卡車橋作為重卡4大總成(駕駛室、發(fā)動機、變速器、車橋)之一，其行業(yè)和技術發(fā)展水平在一定程度上關乎著重卡行業(yè)的發(fā)展。
2、車橋的基本功能
車橋的功能就是傳遞車架(或承載式車身)與車輪之間各方向作用力及其力矩，其對汽車的動力性，穩(wěn)定性，承載能力等性能有著重要的影響。
將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩通過主減速胎、差速器、半軸等傳到驅(qū)動車輪，實現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩；
通過主減速器圓錐齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向；
通過差速器實現(xiàn)兩側車輪差速作用，保證內(nèi)、外側車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向。
通過主減速器齒輪的傳動，降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩；
通過橋殼和車輪，實現(xiàn)承載及傳力作用。
▲重卡后驅(qū)動模塊（雙聯(lián)驅(qū)動后橋、平衡懸掛及板簧、傳動軸、推力桿）
3、車橋分類
中央單級減速驅(qū)動橋
是驅(qū)動橋結構中最為簡單的一種，是驅(qū)動橋的基本形式，在載重汽車中占主導地位。一般在主傳動比小于6的情況下，應盡量采用中央單級減速驅(qū)動橋。目前的中央單級減速器趨于采用雙曲線螺旋傘齒輪，主動小齒輪采用騎馬式支承，有差速鎖裝置供選用。
▲奔馳單級減速橋
中央雙級驅(qū)動橋
中央雙級驅(qū)動橋主要有2種類型：
一類如伊頓系列產(chǎn)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(qū)動橋，這種改制”三化”程度高，橋殼、主減速器等均可通用，盆齒輪直徑不變；
▲伊頓中央雙級減速橋?qū)嵨?/span>
▲伊頓中央雙級減速器宣傳圖冊
▲伊頓中央雙級減速器爆炸圖
另一類如洛克威爾系列產(chǎn)品，當要增大牽引力與速比時，需要改制第一級傘齒輪后，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(qū)動橋，這時橋殼可通用，主減速器不通用，盆齒輪有2個規(guī)格。
由于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(shù)值或牽引總質(zhì)量較大時，作為系列產(chǎn)品而派生出來的一種型號，它們很難變型為前驅(qū)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(qū)動橋來發(fā)展，而是作為某一特殊考慮而派生出來的驅(qū)動橋存在。
中央單級+輪邊減速驅(qū)動橋
輪邊減速驅(qū)動橋較為廣泛地用于油田、建筑工地、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，沃爾沃、雷諾等都采用此類車橋：
▲雷諾圓錐齒輪輪邊減速橋?qū)嵨?/span>
▲圓錐齒輪輪邊減速橋剖視圖
另一類為圓柱行星齒輪式輪邊減速驅(qū)動橋，奔馳、斯太爾、斯堪尼亞等都采用此類車橋。
▲奔馳圓柱齒輪輪邊減速橋
▲圓柱齒輪輪邊減速橋傳動系統(tǒng)
4、驅(qū)動橋結構
主減速器
主減速器一般用來改變傳動方向，降低轉(zhuǎn)速，增大扭矩，保證汽車有足夠的驅(qū)動力和適當?shù)乃俣取Ｖ鳒p速器類型較多，有單級、雙級、雙速、輪邊減速器等。
輪邊減速器
輪邊減速也可以看作是主減速器的第二級傳動。在重型載貨車、越野汽車或大型客車上，當要求傳動系的傳動比值較大，離地間隙較大時，往往在兩側驅(qū)動輪附近再增加一級減速傳動，稱為輪邊減速器。
一般來說，采用輪邊減速器是為了提高汽車的驅(qū)動力，以滿足或修正整個傳動系統(tǒng)驅(qū)動力的匹配。在這一過程中，輪邊減速器的工作原理就是把主減速器傳遞的轉(zhuǎn)速和扭矩經(jīng)過其降速增扭后，再傳遞到車輪，以便使車輪在地面附著力的反作用下，產(chǎn)生較大驅(qū)動力。
差速器
差速器用以連接左右半軸，可使兩側車輪以不同角速度旋轉(zhuǎn)同時傳遞扭矩。保證車輪的正常滾動。有的多橋驅(qū)動的汽車，在分動器內(nèi)或在貫通式傳動的軸間也裝有差速器，稱為橋間差速器。其作用是在汽車轉(zhuǎn)彎或在不平坦的路面上行駛時，使前后驅(qū)動車輪之間產(chǎn)生差速作用。
目前大多數(shù)汽車采用行星齒輪式差速器，普通錐齒輪差速器由兩個或四個圓錐行星齒輪、行星齒輪軸、兩個圓錐半軸齒輪和左右差速器殼等組成。
半軸
半軸的內(nèi)側通過花鍵與半軸齒輪相連，外側用凸緣與驅(qū)動輪的輪轂相連。
半軸是將差速器傳來的扭矩再傳給車輪，驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn)，推動汽車行駛的實心軸。由于輪轂的安裝結構不同，而半軸的受力情況也不同。所以，半軸分為全浮式、半浮式、3／4浮式三種型式。
橋殼
驅(qū)動橋橋殼按照制造工藝分為沖焊橋殼、鑄造（鑄鐵、鑄鋼）橋殼。
傳統(tǒng)的鑄造橋殼具有剛度大，變形小，成本低等優(yōu)點，但是制造周期長、工藝復雜，效率較低。沖焊橋殼具有外觀好、重量輕、清潔度高、故障率低等優(yōu)點，沖焊技術正在逐步替代鑄造技術。
驅(qū)動橋殼的主要功用是支撐汽車質(zhì)量，并承受由車輪傳來的路面的反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車架（或車身）；同時，它又是主減速器、差速器、半軸的裝配基體。
5、集中式電驅(qū)動橋和分布式電驅(qū)動橋
按照電機在車橋中的布置位置，可以劃分為集中式電驅(qū)動橋和分布式電驅(qū)動橋；通常來講，集中式電驅(qū)動橋的電機位于車橋中央，而分布式電驅(qū)動橋的電機位于車橋兩側。
5.1集中式電驅(qū)動橋
集中式電驅(qū)動橋又可以分為單電機驅(qū)動橋和雙電機驅(qū)動橋
單電機中央驅(qū)動：比亞迪、AXLETECH
單電機驅(qū)動橋又可以分為平行軸電驅(qū)橋和同軸電驅(qū)橋
▲比亞迪中央單電機驅(qū)動橋（平行軸）
▲美國AXLETECH中央單電機驅(qū)動橋（平行軸）
雙電機中央驅(qū)動：特斯拉
▲特斯拉中央雙電機驅(qū)動橋（前后布置）
單電機直驅(qū)：東風德納（同軸電驅(qū)橋）
5.2分布式電驅(qū)動橋
分布式電驅(qū)動橋又可以分為輪邊電驅(qū)橋和輪轂電機橋。
輪邊電機橋：ZF、漢德、AXLETECH
▲ZF輪邊電驅(qū)橋（客車）
▲ZF輪邊電驅(qū)橋（卡車）
▲漢德輪邊電驅(qū)橋
▲美國AxleTech輪邊電驅(qū)橋
輪邊電驅(qū)單元：ZF、AXLETECH
▲ZF輪邊電驅(qū)單元
▲美國Axletech輪邊電驅(qū)單元
▲泰特輪轂電機橋
6、中央電機橋、輪邊電機橋和輪轂電機橋的區(qū)別
中央電機橋首先是整體橋，是集成了電機的驅(qū)動橋：
按照電機數(shù)量可以分為單電機中央驅(qū)動和雙電機中央驅(qū)動；
按照動力輸出軸可以分為同軸中央驅(qū)動和平行軸中央驅(qū)動；
按照有無差速器又可以分為機械差速器橋和電子差速器橋。
輪邊電機橋是指取消了橋殼和半軸的電機橋：驅(qū)動電機安裝在車輪旁邊，此種結構仍然是整體橋，是剛性的，是可以使用鋼板彈簧懸掛的，當然也可以使用氣囊減震和螺旋彈簧＋減震筒的結構；但是由于取消了橋包和橋殼以及半軸，機構空間和重量得以大幅減輕。
輪邊電機橋通常是平行軸結構，因為至少需要3級減速（見下圖）：首先動力從電機輸出軸出來要經(jīng)過2級減速，速比能達到8-15，但這并不夠，通常還需要一級輪邊減速，使總減速比達到30-50，才能把近萬轉(zhuǎn)的電機轉(zhuǎn)速降下來，得到需要的扭矩，所以沒辦法做到輸入和輸出同軸。
輪轂電機橋是把電機直接集成到輪轂（輪輞/鋼圈）內(nèi)，通常是獨立懸掛或者乘用車的麥弗遜懸掛，而不是剛性的整體結構；另外輪轂電機由于受到空間限制（目前輪轂電機多用于乘用車前橋，所以狹窄的輪轂附近不但集成了制動部分和轉(zhuǎn)向部分，電機驅(qū)動部分也弄進來了）
所以一般輪轂電機不再配有減速器，而是使用低速大扭矩電機，另外就是為了盡量減小軸向尺寸，此處應用盤式電機是趨勢，另外就是為了得到低速大扭矩，此處多應用外轉(zhuǎn)子電機（中央電機和輪邊電機通常用內(nèi)轉(zhuǎn)子電機）。
7、重卡電驅(qū)動橋的進化路線
重卡電驅(qū)橋的發(fā)展可以劃分為三代：
▲第一代重卡電驅(qū)橋的代表是比亞迪：中央單電機驅(qū)動，取消盆角齒，保留差速器，這是第一代，也是最原始狀態(tài)。
優(yōu)點：由傳統(tǒng)車橋改造而來，改造工作量小，變動小，容易實現(xiàn)，成本低。
缺點：
仍然保留機械差速器，機構尺寸大、重量大，傳動效率低。
重量大于傳統(tǒng)車橋，簧下質(zhì)量大。
若應用于重卡，還需要帶氣壓式機械差速鎖應對打滑路面，可靠性不高。
注：小編今天了解到，有一種電機叫雙轉(zhuǎn)子電機，能夠?qū)崿F(xiàn)差速，如果可行，那么單電機中央驅(qū)動橋也可以取消機械差速鎖。
特斯拉中央雙級電驅(qū)橋，每根驅(qū)動橋放置兩個電機，雙聯(lián)后橋共布置4個電機，電機是前后對角布置。
▲第二代重卡電驅(qū)橋的代表是特斯拉，雖然和第一代比只多了一個“雙”字，但內(nèi)部結構卻有了重大變化。
由于雙電機的存在，便不再需要機械差速器，粗略算下來一根橋的機械差速器就可以節(jié)省80-100公斤的重量。并且由于是雙電機前后布置，更容易達成車橋的前后平衡。
優(yōu)點：取消了差速器，減輕了一部分重量。
缺點：橋殼和半軸仍然存在，總質(zhì)量大于傳統(tǒng)車橋，增加了簧下質(zhì)量。
▲第三代重卡電驅(qū)橋的代表是奔馳（ZF）
此種結構由于集成度更高，小編認為其重量已經(jīng)與傳統(tǒng)車橋相差不多，基本上不存在比較突出的簧下質(zhì)量問題，發(fā)展到第三代，已經(jīng)沒有了傳統(tǒng)車橋改造的痕跡，已經(jīng)是很專用的電驅(qū)橋結構了。
優(yōu)點：
取消了中央機械式差速器，減重80-100公斤；
取消了橋殼和半軸等結構，進一步減重；
機械傳動鏈更短，動力傳遞效率更高。
缺點：電子差速度的相應時間和扭矩分配的控制算法和策略是電控系統(tǒng)的重點和難點。
8、輪轂電機橋
近日，泰特輪轂電機橋量產(chǎn)下線。
此輪轂電機橋主要用于大客車
從圖片可以看出，匹配的是大單胎，小編沒有獲取更多信息，猜測是由于無法應用現(xiàn)有鋼圈，不得不采用異形鋼圈。
采用異型鋼圈的原因，是因為輪轂電機體積龐大，對空間要求大，原來卡車和客車那種兩個鋼圈疊放在一起的狀態(tài)無法沿用。
泰特是收購了歐洲一家輪轂電機公司，在其基礎上開發(fā)出的商用輪轂電機橋
從公開資料得知，泰特輪轂電機采用直驅(qū)，也就是電機直接驅(qū)動車輪，不需要減速器；從技術上來說，不需要減速器就需要電機的轉(zhuǎn)矩足夠大，顯然內(nèi)轉(zhuǎn)子電機無法輸出足夠的扭矩，只能采用外轉(zhuǎn)子電機，隨之而來的就是無法避免的體積大、重量大，繼而造成簧下質(zhì)量大、散熱困難。
至于“外轉(zhuǎn)子直驅(qū)”和“內(nèi)轉(zhuǎn)子＋減速器”這兩種輪轂電機技術路線孰優(yōu)孰劣，還需要進行更深的技術論證和實物驗證，小編在這里不能妄下定論。
外轉(zhuǎn)子直驅(qū)的優(yōu)點是傳動鏈條短，可靠性相對高，效率高；帶來的問題如前所述。
相對輪轂電機，輪邊電機橋目前來看似乎更成熟一些。
輪轂電機在某些特種領域會有一定的應用
▲泰特輪轂電機橋
9、關于電控差速問題
電控差速目前沒有形成統(tǒng)一的技術路線，小編正在收集各種資料，后續(xù)做一個專題單獨講。
10、課后思考題
中央電機驅(qū)動橋、輪邊電機橋和輪轂電機橋，誰是未來的發(fā)展方向？
