驾驶大马力前轮驱动的汽车,你会发现一个问题:在大油门起步或急加速的时候,汽车有向右跑偏的趋势。很多人为此去做四轮定位,却发现四轮定位的数据很正常,或者做了定位以后问题依旧。这究竟是为什么呢?下面我们来解析一下这个问题。
其实,这个问题是由于一种叫做“扭力转向”的现象引起的,这是发动机横置前驱车结构上的一种缺陷,可以说是前驱车的一个“通病”。几乎所有的前驱车都有扭力转向现象,只是在大马力的车型上体现得特别明显而已。在后驱车型上是没有扭力转向这个现象的。
那么什么是扭力转向呢?
扭力转向是指发动机扭矩对转向的影响。当汽车大油门起步或全油门加速时,左右车轮由于所受到的力矩不同而使方向被拉向一侧,造成汽车自动向一侧跑偏的现象称为扭力转向。
扭矩转向是如何产生的?
前驱车大多采用横置发动机布局,变速箱与发动机相连,驱动桥与变速箱合二为一。为了平衡重量,变速箱并不在车辆的中心线上,通常是偏驾驶员这一侧,所以变速箱输出轴(半轴)就会一长一短。通常是驾驶员一侧的较短,副驾驶一侧的较长。另外,变速箱输出轴的中心线与汽车驱动轮的中心线并不是重合的,而是呈一定的角度。由于左右半轴长度不同,所以两侧半轴与驱动轮之间的夹角也不相等。一般左侧半轴与驱动轮的夹角要大于右侧半轴与驱动轮之间的夹角。
当汽车在急加速时,突然有较大的扭力输入到变速箱,然后通过降速增扭传递到两侧的驱动半轴。由于两端驱动半轴的长度不一样,半轴与驱动轮的夹角不一样,所以同一时间作用到两侧驱动轮的扭力就不一样,半轴短的一侧车轮获得的扭力比较大,而半轴长的一侧车轮获得的扭力比较小。这样导致的结果是,半轴较短一侧车轮的转速要大于半轴较长一侧车轮的转速,因此汽车的方向就会自动跑向半轴较长的一侧。这就是扭力转向发生的根本原因。对于大多数前驱车来说,由于右侧的半轴较长,所以汽车通常向右侧跑偏。另外由于现在很多前驱车都是采用麦弗逊前悬,急加速时,在不等扭力的作用下,前轮外倾角会发生一定的变化,进而放大了扭力转向的作用。
由于扭力转向是一种“非驾驶人自主性”的转向,因此具有一定的危险性。它产生的根本原因是左右半轴不等长和动力传递角度不相等。因此,使半轴等长、使动力传递角度相等就是消减扭力转向的重要方法。为此,汽车工程师们想出了各种办法来消除扭力转向或减弱扭力转向造成的影响。
1、降低变速箱的布置高度,使半轴中心线与驱动轮中心线重合,这样半轴与驱动轮之间的夹角就是零,扭力转向就不起作用了。但这种方法会导致汽车的离地间隙变小,汽车的通过性会受到影响。
2、使发动机倾斜布置,让两侧半轴与驱动轮之间的夹角相等。比如大众系列的波罗等,就是使用这种布置方案。
3、采用左右等长传动轴结构
解决前驱车的扭力转向问题,最好的方法就是将传动轴做成等长。比如斯巴鲁的左右对称全时四驱系统就是如此。还有就是大众的纵置发动机前轮驱动车型,左右的半轴长度也是相等的。新款宝马X1,尽管是横置前驱,但为了追求操控性,也将左右半轴做成等长的。
4、在长半轴上增加一个万向节,使左右半轴完全对称。但是,这样做使一根轴变两根轴,还增加了一个万向节和一个车架固定点,成本增加很多。
5、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,从而减小扭力转向。比如大众系列车型就采用了这样的设计,右侧半轴比左侧的粗。
6、采用更加精准的悬架设计,是悬架变形对扭力转向的放大作用降到最低。在这方面,比如别克君威GS的前悬采用Hiper strut的悬架,福特福克斯RS采用RevoKnuckle悬架以及第三代雷诺clio车型的前悬架等等。都是其中优秀的代表。
扭力转向问题,就是前驱车的通病,尤其在大马力的前驱车上更为明显。汽车厂商也通过不同的方法最大限度降低扭力转向的影响,如采用等长半轴、更为精准的悬挂设计等等。但是只能减轻,不可避免。它对汽车的操控性会有一定的影响,这也是一些性能车不愿意使用前驱的原因之一。
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