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扭力轉(zhuǎn)向

前驅(qū)車之所以會成為當今量產(chǎn)車的主流,就是因為它最大限度的縮小了機械占用空間,而使乘客擁有最為寬敞的乘坐空間,省去的傳動軸也能為制造商們節(jié)約不少成本。而且,對于普通駕駛而言,前驅(qū)車較后驅(qū)車擁有更好的操控性,濕滑路面不易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。但凡事總是有利必有弊,當橫置發(fā)動機的馬力變得越來越大時,問題便逐漸顯現(xiàn)了。因為FF車的傳動軸需要負責轉(zhuǎn)向及動力傳遞,而又因為變速箱位置的關系,左右傳動軸常有一根長一根短的設計,當忽然有較大的扭矩從變速箱輸出軸輸出到左右兩根傳動軸時,就會因為力矩不同而造成車輛行進方向的跑偏,這就是所謂的扭力轉(zhuǎn)向。換句話說,造成轉(zhuǎn)向的主控因素是扭力、而不是駕駛?cè)?,因為扭力輸出過大,因此造成車輛“非駕駛?cè)俗灾餍浴钡霓D(zhuǎn)向。

1 扭力轉(zhuǎn)向的名詞解釋

前驅(qū)車之所以會成為當今量產(chǎn)車的主流,就是因為它最大限度的縮小了機械占用空間,而使乘客擁有最為寬敞的乘坐空間,省去的傳動軸也能為制造商們節(jié)約不少成本。而且,對于普通駕駛而言,前驅(qū)車較后驅(qū)車擁有更好的操控性,濕滑路面不易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

但凡事總是有利必有弊,當橫置發(fā)動機的馬力變得越來越大時,問題便逐漸顯現(xiàn)了。因為FF車的傳動軸需要負責轉(zhuǎn)向及動力傳遞,而又因為變速箱位置的關系,左右傳動軸常有一根長一根短的設計,當忽然有較大的扭矩從變速箱輸出軸輸出到左右兩根傳動軸時,就會因為力矩不同而造成車輛行進方向的跑偏,這就是所謂的扭力轉(zhuǎn)向。換句話說,造成轉(zhuǎn)向的主控因素是扭力、而不是駕駛?cè)耍驗榕ち敵鲞^大,因此造成車輛“非駕駛?cè)俗灾餍浴钡霓D(zhuǎn)向。

2 產(chǎn)生扭力轉(zhuǎn)向的原因

為什么左右不等長的驅(qū)動軸會造成傳遞扭矩不同的結(jié)果呢?究其原因,懸架和萬向節(jié)是罪魁禍首。

首先,F(xiàn)F車的驅(qū)動軸的幾何位置與輪軸是不重合的,驅(qū)動軸要拐兩個小小的彎才能連接車輪,拐彎的地方,就由萬向節(jié)負責連接。萬向節(jié)雖然可改變動傳遞方向,但萬向節(jié)也不是萬能的,在改變驅(qū)動軸方向的同時被改變方向后的那根傳動軸也會產(chǎn)生一定的甩動,所以要安裝一個抗甩動的支點起穩(wěn)固作用,如果沒有支點固定,后端傳動軸就會像一個攪拌器一樣甩動。

當萬向節(jié)前后的驅(qū)動軸不成一直線的時候,萬向節(jié)必須靠支點的反作用力把甩動的力轉(zhuǎn)換成扭轉(zhuǎn)的力,但只要萬向節(jié)的磨擦消耗控制得宜,萬向節(jié)的扭力傳動效率相當高,尤其在改變傳動角度不大的情況,磨擦損耗可能造成的左右扭力差異非常的小。

當左右傳動軸不等長,左右兩端萬向節(jié)傳動角度不同時,影響最大的是抗甩動支點的受力大小,這個力直接正比于傳動角度的SIN函數(shù),這個函數(shù)在角度接近180度附近時對角度變化很敏感。同時,由于這個支點是固定在懸架之上,懸架是有一定的自由度,當汽車進行加速的時候,由于重心后移,車頭相對會有少量的抬高,這時,前吸震筒被拉長,傳動軸短的一邊角度變化較大,在扭力作用下前輪延伸幅度就比較大,而很多FF的汽車的前懸架都是采用麥弗遜形式,吸震筒本身就是前輪的支撐軸,如果前輪延伸就會產(chǎn)生外傾角的變化,外傾角稍有變化就可以改變輪地接觸點,這樣扭力轉(zhuǎn)向的作用就有可能被放大。

如果把傳動軸改成兩端等長,傳動角度兩邊相同,那么這個作用就可以被有效抑制。又如果車輪前伸時不會改變外傾角,那么扭力轉(zhuǎn)向的作用也不至于被過度放大,問題也不會那么嚴重。簡單來說,就是由于在引擎動力輸出猛烈增加時,萬向節(jié)由于角度不同引起不同的傳遞效率,而正因為引擎動力輸出猛烈增加,車速提高,前懸架被拉長,引起外傾角的細小變化,更放大了這個問題,最終就導致了扭力轉(zhuǎn)向的發(fā)生。

現(xiàn)在,問題已經(jīng)迎刃而解,邁騰半軸的設計目的就是為了防止發(fā)生扭力轉(zhuǎn)向時,過大的力矩將半軸折斷。而歌詩圖的工程師選擇將較長的半軸設計成兩段,即增加一段中間傳動軸,這樣便可以讓兩邊半軸的長度相等,削弱扭力轉(zhuǎn)向,這也是現(xiàn)今大多數(shù)FF車型采用的設計方式。

3 扭力轉(zhuǎn)向如何避免

要解決FF車的扭力轉(zhuǎn)向問題,最好就是能將傳動軸做成等長,斯巴魯?shù)淖笥覍ΨQ傳動系統(tǒng)就是如此,無論前后,左右的驅(qū)動軸等長,或者使用精確的雙叉臂和多連桿前懸架,也可以抑制外傾角的變化,最大限度的減輕扭力轉(zhuǎn)向的問題,還可以使用現(xiàn)代的電子控制技術將左右輪的扭力調(diào)節(jié)得相對一樣,也可以大大減低扭力轉(zhuǎn)向的發(fā)生。

其實,在機械結(jié)構(gòu)布局上,前驅(qū)車同樣可以做到左右半軸等長,只是工廠在設計之初都是經(jīng)過權(quán)衡考慮的,平時的民用車(跑車為了完美的操控會斤斤計較,做到極致,故不在此范圍內(nèi))僅僅為了半軸左右等長而修改差速器齒輪箱的布置,后果會影響到發(fā)動機位置、形式和發(fā)動機艙空間利用的經(jīng)濟性等等,很明顯是得不償失的。

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