为什么前驱车在加速时会出现方向跑偏?其实这是天生缺陷!

朱腾峰丨18/12/6丨阅读2995评论(0)

在笔直的道路上希望通过全油门完成超车,却不料全油门下去后车子的方向盘在跟自己较劲,稍稍打手。很多车主都会怀疑这是不是四轮定位和动平衡出了问题,实际上,这是很多大马力前驱车的通病,也就是老司机嘴里的“扭矩转向”。



什么是扭矩转向?


扭矩转向并不是个别问题,也不是汽车故障,而是前驱车的“天生缺陷”。



因为前置前驱车型(FF)的前轮需要负责转向以及给车辆提供动力,又因为车子变速箱位置的关系,所以会造成车子左右的动力传输轴会有一长一短的设计。当突然有较大的扭矩从变速箱输出到两端的传动轴时,车子会因为传递到左右两轮的扭矩不同而方向跑偏。而这个现象,就被称为扭矩转向。


所以,前驱车型出现扭矩转向的现象,一不是因为车子故障,二不是驾驶员的驾驶问题,这是由于机械结构而导致的行驶特性。其根本因素就是空间结构决定的不等长半轴的应用,以及由它所带来的半轴刚度、转动惯量以及与地面夹角的差异,这都会影响到扭矩传递。另外,当汽车急加速时车头抬起还会影响车轮外倾角的突变,会进一步加剧扭矩转向。



当然扭矩转向也不只是半轴不等长的原因,万向节也有逃不开的关系。首先,前置前驱车型的驱动轴的几何位置与轮轴是不重合的,驱动轴要拐两个小小的弯才能连接车轮,拐弯的地方,就由万向节负责连接。万向节虽然可改变动传递方向,但万向节也不是万能的,在改变驱动轴方向的同时被改变方向后的那根传动轴也会产生一定的甩动,所以要安装一个抗甩动的支点起稳固作用,如果没有支点固定,后端传动轴就会像一个搅拌器一样甩动。


当万向节前后的驱动轴不成一直线的时候,万向节必须靠支点的反作用力把甩动的力转换成扭转的力,但只要万向节的磨擦消耗控制得适宜,万向节的扭力传动效率相当高,尤其在改变传动角度不大的情况,磨擦损耗可能造成的左右扭力差异非常的小。


厂商是如何解决“扭矩转向”的问题的?


虽然前驱车有“扭矩转向”的特性,但是因为它相较于四驱和后驱在成本上要低很多,以及前驱车在传动系统和发动机的布置占用空间小等优势,厂商还不能舍弃前置前驱的驱动形式,所以只能想办法来降低“扭矩转向”出现的概率。



1.采用左右等长的半轴


例如MINI等车型就是采用这种方式。用右侧传动轴带中间轴,中间再轴通过支架固定在发动机上,让左右侧传动轴的角度、长度接近相等,以此来“降低”扭矩转向的问题。


2.平衡差速器两端左右传动轴刚度


在不影响强度的前提下,适当减小左侧传动轴的直径以降低其刚度。同时,在不影响与周边零件间隙的前提下,适当增加右侧传动轴和中间轴的直径以提升右侧传动轴的刚度。如此左右侧传动轴刚度接近一致,从而减小扭矩转向。对于传动距离更短、动力没那么强的小型车,也可以使用半轴阻尼块的方式,实现力矩的均衡。



3.降低变速箱高度


半轴与地面夹角不同就让它尽可能相同。在不影响整车离地间隙、布置要求、碰撞要求等性能的情况下,通过适当降低变速箱在前舱的布置高度和调整变速箱的高度,以减小传动半轴与地面的角度差异,从而减轻扭矩转向。像斯巴鲁那种采用水平对置发动机的车型,它们可以把变速器布置在一个更低的位置,当然左右对称的结构才是根本。


4.改变悬挂设计,优化外倾角


急加速前轮外倾角突变就尽量把悬架设计优化呗。通用Hiperstrut悬架的转向节上部分多了个节点来连接减振器支柱,那么减振机构不再是转向主销,而转向轴线向车轮外侧偏移,使得主销偏移距更小,这是它能有效抑制扭矩转向问题的根本原因。较麦弗逊悬架,Hiperstrut悬架及整体刚性都得到了提升,这样抗侧倾、前倾的性能也相应得到提升。而其他厂商也采用类似思路的悬架设计来抑制扭力转向问题,如上代福克斯RS采用的RevoKnuckle悬架以及第三代雷诺clio车型的前悬架。



5限滑差速器


除了在传动轴上想办法之外,也能用电子技术来弥补,比如高尔夫GTI海外车型就配备了电子差速器锁(XDS),通过多片离合器保证两侧的动力输出更为均衡。



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朱腾峰 [12缸编辑]
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