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扭力轉(zhuǎn)向

什么是扭力轉(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。

什么是扭力轉(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。

『前驅(qū)車的布局最大限度的壓縮了機械擺放的空間,將更多的空間留給乘客』

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(guān)系,左右傳動軸常有一根長一根短的設(shè)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。

為什么會產(chǎn)生扭力轉(zhuǎn)向?

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。

『由于連接車輪的半軸需要一定的自由度,所以半軸的幾何位置不能與輪軸完全重合』

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(dǎo)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(shè)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(shè)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(shè)計方式。

『VOLVO S40前輪半軸采用分段式設(shè)計,使左右半軸等長』

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(shù)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。

『斯巴魯?shù)腁WD左右對稱全時四驅(qū)系統(tǒng),使左右的驅(qū)動軸等長』

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(shè)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。

總結(jié):

以上看來,前驅(qū)車由于自身布局特點,扭力轉(zhuǎn)向問題會對操控性產(chǎn)生一定影響,尤其是在大馬力增壓車型中,要想在急加速時避免扭力轉(zhuǎn)向,保持良好的操控性,不光要有一副出色的懸掛系統(tǒng),還要擁有一對足夠堅固、設(shè)計合理的左右驅(qū)動軸互相配合,控制車輪達到最佳的行駛效果。這就解釋了為什么之前有改裝車主在換裝更強勁的發(fā)動機后而發(fā)生半軸斷裂的情況,可見驅(qū)動軸在前驅(qū)車中同樣扮演著非常重要的角色。

 
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