扭矩轉向不可怕,完全感受不到扭矩轉向才可怕

2021-01-20 汽車工程師聯盟

做個實驗?如果你開著一臺前驅車,眼前是一條平直的公路或空場,前後無車,也沒有什麼會突然出現的行人或小動物。那你可以在確保安全的前提下,減速至靜止或一擋怠速狀態並調直車輛。雙手鬆開方向盤,但不要離得太遠,然後來一腳地板油。如果此時,你發現方向盤有明顯的轉動,並且車輛跑偏,需要修正方向。不好意思,你的車出現了傳說中的「扭矩轉向」。



 

顧名思義,扭矩轉向是指發動機所輸出的扭矩,對車輛的轉向系統產生了影響。也就是當車輛急加速或全油門加速時,突然有較大的扭矩通過變速箱輸出軸傳遞到左右兩根傳動半軸,但因為力矩的不同而使方向被拉向一側,造成車輛行進方向的跑偏,使車輛偏離既定的路線。

 

所以說,之所以會出現扭矩轉向,是因為扭矩的不平衡所導致的。而大部分情況下,扭矩轉向都出現在大馬力前驅車型上。為什麼呢?因為對於前驅車來說,驅動輪同樣也是轉向輪,也就放大了扭矩不平衡對轉向的影響。當然,也有一些四驅車型同樣會有扭矩轉向現象。



 

所以,是什麼導致了扭矩轉向現象呢?我們假設兩側車輪的路面附著力完全相同,左右側車輪的性能及磨損狀況完全相同,此時如果發生扭矩轉向,很大程度上與左右輪不平衡的扭矩分配有關。

 

那麼為什麼扭矩分配會不平衡呢?對於前置前驅車型來說,變速箱和差速器很難設計在車輛的中軸線上,因此,車輛的左右兩根半軸長度也就產生了差異。而不等長的半軸,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,這都會影響到扭矩的傳遞。



如果從力學角度上來分析扭矩轉向現象,有兩個與轉向幾何相關的參數非常關鍵。其中一個參數,我們叫做主銷偏距(Scrub Radius),它是輪胎中線與地面的接觸點,與轉向軸線(Steering Axis)與地面交點之間的距離。


只要主銷偏距不為零,車輪都會受到一個轉向力矩,主銷偏距越大,所受力矩也就越大。因此,在設計上,都會儘量減小主銷偏距,避免扭矩轉向。


而另一個參數,則是主銷到輪心的距離(Spindle Length)。同主銷偏距類似,主銷到輪心的距離越大,車輛的扭矩轉向效果也就越明顯。所以,這兩個參數在進行懸架系統研發時都需要仔細斟酌。



 

如果說所有車輛在設計時,都希望消除扭矩轉向,而工程師們又知道扭矩轉向是如何產生的,為什麼還會有很多車型在急加速時,依然會有明顯的扭矩轉向現象呢?

 

我們都知道,如果希望儘可能減小扭矩轉向,就要儘可能讓轉向軸線與輪胎中線相重合。但由於懸架的結構設計問題,這幾乎是不可能實現的。或者說需要投入比較大的成本才能實現,這對於很多經濟型車來說,沒有太大必要。

 

不過,還是有一些大馬力的前驅車,幾乎沒有扭矩轉向現象,比如本田思域Type-R,它是怎麼做到的呢?



工程師設計了與眾不同的懸架幾何結構,將轉向軸線設計在車輪內,也就是儘可能地與輪胎中線相重合。此時的主銷偏距無限趨近為零,同時又減小了Spindle Length。所以駕駛員即便完全鬆開雙手,並將油門踏板踩到底,車輛也不會發生跑偏,幾乎感受不到任何扭矩轉向。


只可惜,由於成本的考慮,普通版本的思域並沒有採用相同的設計。



所以說,出現扭矩轉向並不可怕,尤其是對於大馬力的前驅車來說,很難做到完全消除。當然,扭矩轉向大多也只出現在深踩油門時,只需要穩住方向盤,稍稍調整方向就可以。但如果一臺大馬力前驅車,能夠讓你在深踩油門時絲毫感受不到扭矩轉向,那說明Ta的懸架幾何絕對是進行了特別的設計和優化。這種對細節的極致追求,才是最可怕、最讓人佩服的。



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