為什麼前驅車在加速時會出現方向跑偏?其實這是天生缺陷!

2020-12-22 12缸汽車

在筆直的道路上希望通過全油門完成超車,卻不料全油門下去後車子的方向盤在跟自己較勁,稍稍打手。很多車主都會懷疑這是不是四輪定位和動平衡出了問題,實際上,這是很多大馬力前驅車的通病,也就是老司機嘴裡的「扭矩轉向」。

什麼是扭矩轉向?

扭矩轉向並不是個別問題,也不是汽車故障,而是前驅車的「天生缺陷」。

因為前置前驅車型(FF)的前輪需要負責轉向以及給車輛提供動力,又因為車子變速箱位置的關係,所以會造成車子左右的動力傳輸軸會有一長一短的設計。當突然有較大的扭矩從變速箱輸出到兩端的傳動軸時,車子會因為傳遞到左右兩輪的扭矩不同而方向跑偏。而這個現象,就被稱為扭矩轉向。

所以,前驅車型出現扭矩轉向的現象,一不是因為車子故障,二不是駕駛員的駕駛問題,這是由於機械結構而導致的行駛特性。其根本因素就是空間結構決定的不等長半軸的應用,以及由它所帶來的半軸剛度、轉動慣量以及與地面夾角的差異,這都會影響到扭矩傳遞。另外,當汽車急加速時車頭抬起還會影響車輪外傾角的突變,會進一步加劇扭矩轉向。

當然扭矩轉向也不只是半軸不等長的原因,萬向節也有逃不開的關係。首先,前置前驅車型的驅動軸的幾何位置與輪軸是不重合的,驅動軸要拐兩個小小的彎才能連接車輪,拐彎的地方,就由萬向節負責連接。萬向節雖然可改變動傳遞方向,但萬向節也不是萬能的,在改變驅動軸方向的同時被改變方向後的那根傳動軸也會產生一定的甩動,所以要安裝一個抗甩動的支點起穩固作用,如果沒有支點固定,後端傳動軸就會像一個攪拌器一樣甩動。

當萬向節前後的驅動軸不成一直線的時候,萬向節必須靠支點的反作用力把甩動的力轉換成扭轉的力,但只要萬向節的磨擦消耗控制得適宜,萬向節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。

廠商是如何解決「扭矩轉向」的問題的?

雖然前驅車有「扭矩轉向」的特性,但是因為它相較於四驅和後驅在成本上要低很多,以及前驅車在傳動系統和發動機的布置佔用空間小等優勢,廠商還不能捨棄前置前驅的驅動形式,所以只能想辦法來降低「扭矩轉向」出現的概率。

1.採用左右等長的半軸

例如MINI等車型就是採用這種方式。用右側傳動軸帶中間軸,中間再軸通過支架固定在發動機上,讓左右側傳動軸的角度、長度接近相等,以此來「降低」扭矩轉向的問題。

2.平衡差速器兩端左右傳動軸剛度

在不影響強度的前提下,適當減小左側傳動軸的直徑以降低其剛度。同時,在不影響與周邊零件間隙的前提下,適當增加右側傳動軸和中間軸的直徑以提升右側傳動軸的剛度。如此左右側傳動軸剛度接近一致,從而減小扭矩轉向。對於傳動距離更短、動力沒那麼強的小型車,也可以使用半軸阻尼塊的方式,實現力矩的均衡。

3.降低變速箱高度

半軸與地面夾角不同就讓它儘可能相同。在不影響整車離地間隙、布置要求、碰撞要求等性能的情況下,通過適當降低變速箱在前艙的布置高度和調整變速箱的高度,以減小傳動半軸與地面的角度差異,從而減輕扭矩轉向。像斯巴魯那種採用水平對置發動機的車型,它們可以把變速器布置在一個更低的位置,當然左右對稱的結構才是根本。

4.改變懸掛設計,優化外傾角

急加速前輪外傾角突變就儘量把懸架設計優化唄。通用Hiperstrut懸架的轉向節上部分多了個節點來連接減振器支柱,那麼減振機構不再是轉向主銷,而轉向軸線向車輪外側偏移,使得主銷偏移距更小,這是它能有效抑制扭矩轉向問題的根本原因。較麥弗遜懸架,Hiperstrut懸架及整體剛性都得到了提升,這樣抗側傾、前傾的性能也相應得到提升。而其他廠商也採用類似思路的懸架設計來抑制扭力轉向問題,如上代福克斯RS採用的RevoKnuckle懸架以及第三代雷諾clio車型的前懸架。

5.限滑差速器

除了在傳動軸上想辦法之外,也能用電子技術來彌補,比如高爾夫GTI海外車型就配備了電子差速器鎖(XDS),通過多片離合器保證兩側的動力輸出更為均衡。

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