驾驶大马力前驱车时,你可能会发现一个现象:在急加速或大油门起步时,汽车有向右跑偏的趋。这究竟是怎么回事呢?下面我们来解析一下这个问题:
事实上,这个问题是由“扭力转向”引起的。扭力转向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”。几乎所有前驱车都会出现扭力转向现象,只是在大马力车型上表现得尤为明显。而在后驱车型上,这种情况并不存在。
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,方向会被拉向一侧,造成汽车自动向一侧跑偏的现象。
扭力转向是如何产生的呢?前驱车通常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,变速箱通常会偏驾驶员一侧,这意味着变速箱输出轴会一长一短,驾驶员一侧较短,副驾驶一侧较长。此外,变速箱输出轴的中心线与汽车驱动轮的中心线呈一定角度。
由于左右半轴长度不同,半轴与驱动轮之间的夹角也不相等。一般情况下,左侧半轴与驱动轮的夹角要大于右侧半轴与驱动轮的夹角。当汽车急加速时,较大的扭矩输入到变速箱,然后通过降速增扭传递到两侧驱动半轴。
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,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,导致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。
对于大多数前驱车来说,由于右侧半轴较长,汽车通常向右侧跑偏。此外,由于现在很多前驱车采用麦弗逊前悬,急加速时,在不等扭力的作用下,前轮外倾角会发生变化,进而放大了扭力转向的作用。扭力转向是一种“非驾驶人自主性”的转向,具有一定的危险性。
为了消除或减弱扭力转向的影响,汽车工程师们想出了各种方法。例如,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。
还有使发动机倾斜布置,让两侧半轴与驱动轮之间的夹角相等的方法。例如大众系列的波罗等车型就使用这种布置方案。采用左右等长传动轴结构也是解决前驱车扭力转向问题的一个方法。斯巴鲁的左右对称全时四驱系统以及新款宝马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。
此外,还可以在长半轴上增加一个万向节,使左右半轴完全对称。不过,这样做会使一根轴变两根轴,还增加了一个万向节和一个车架固定点,成本增加很多。另外,平衡差速器两端左右传动轴刚度,适当减小左侧传动轴的直径以降低其刚度,同时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,也能减小扭力转向。
采用更加精准的悬架设计,也是悬架变形对扭力转向的放大作用降到最低的一个方法。在这方面,别克君威GS的前悬采用Hiperstrut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,都是其中优秀的代表。
尽管汽车厂商通过不同的方法最大限度地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,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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