加速會跑偏?解析前驅車扭力轉向問題
【太平洋汽車網(wǎng) 技術頻道】如果車輛出現(xiàn)跑偏的問題,通常都會通過選擇做四輪定位來解決。但如果車輛平時行駛正常,在突然加速時就會跑偏,那又是什么問題呢?這就是本文要討論的“扭力轉向”問題。
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● 汽車跑偏的原因
當車輛以一定的速度行駛在平直路面上時,如果雙手松開方向盤,車輛就慢慢地偏向一側,這就是我們常遇到的汽車跑偏現(xiàn)象。導致跑偏的原因有多種,主要是輪胎和四輪定位的問題。
輪胎的問題如胎面花紋磨損的程度不一樣、兩側胎壓不同等;車輪定位如前輪的外傾角、主銷角度不正確等,這可以去專業(yè)維修店做四輪定位得到解決。下面主要來談談扭力轉向而導致加速跑偏的問題。
● 扭力轉向是怎樣的?
估計不少人有過這樣的經(jīng)歷,車輛在正常行駛時,并沒有出現(xiàn)跑偏的問題,但如果在突然急加速時,車頭就不自覺地跑向一側,這種現(xiàn)象就是我們所說的“扭力轉向”,通常在車輛急加速的時候體現(xiàn)出來的,很多人也叫“加速跑偏”,這也是前驅車共有的“通病”。
一般在車輛正常行駛的情況下,尤其是小排量的家用車上,“扭力轉向”幾乎是感覺不到的。但在急加速時往往就容易體現(xiàn)出來,尤其在大排量大扭矩的前驅車上更為明顯,這當然會影響車輛的操控性能。為什么這種現(xiàn)象出現(xiàn)在前驅車上?
● 扭力轉向是如何發(fā)生的?
由于前驅車橫置發(fā)動機布局的原因,前驅動半軸通常采用一長一短的設計。當車輛在急加速,突然有大的動力輸入到驅動半軸時,由于兩端驅動半軸的長度不一樣,同一時間作用到兩側驅動輪的扭力就不一樣,半軸短的一側車輪扭力大,而半軸長的一側車輪扭力小。這樣導致的結果是,一側車輪的轉速要大于另一側車輪,因此車輛方向就會“自己”跑向一側(半軸較長的一側)。這個就是扭力轉向發(fā)生的根本原因。
好的懸掛設計可以在一定程度上緩解扭力轉向的問題。如果左右驅動半軸不等長,當車輛在急加速時,由于重心后移,車頭都會有抬高的現(xiàn)象。隨著車頭的抬高,由于左右驅動半軸不等長,兩端萬向節(jié)的傳動角度變化不一樣,半軸短的一側角度變化較大,在扭力的作用下,也加大了前輪提起的幅度。
現(xiàn)在很多前驅車都是采用麥弗遜前懸,急加速時,在不等扭力的作用下,容易引起前輪外傾角的變化,進而可能放大了扭力轉向的作用。因此在這個過程中,懸掛的設計也是有影響的。還有一點需要提一下的是,不好的差速器也會引起扭力轉向的問題。在突然大的扭力輸出時,不好的差速器容易導致傳遞到兩側車輪的扭力不同而導致加速跑偏。
簡單來說,造成扭力轉向的主要原因是不等長驅動半軸,而適當?shù)膽覓煸O計可以一定程度地緩解扭力轉向的問題。因為發(fā)動機動力輸出突然猛烈增加時,由于長短半軸導致兩側驅動輪的扭力不同,同時由于車輪的動力突然增加,前懸被拉伸會引起外傾角的細微變化,也可能放大了扭力轉向的作用。
● 怎么解決扭力轉向問題
如果把驅動半軸改為兩端等長的設計,這樣傳動角度就一樣,扭力轉向的問題就可以得到抑制。而如果在車輛加速懸掛能約束好前輪外傾角,那么扭力轉向的問題就不至于過度放大。隨著渦輪增壓發(fā)動機的廣泛應用,大馬力的前驅車也越來越多,現(xiàn)在汽車廠商也采用各種方法來減少前驅車上的扭力轉向問題。
如大家熟悉的斯巴魯左右對稱的四驅系統(tǒng),就是采用左右等長的半軸設計,同一時間傳遞到兩側車輪的扭力相同,可以有效抑制扭力轉向的問題。
而大部分車型則通過采用設計中間傳動軸的方法,也可以把驅動半軸改為兩端等長。或者采用左右兩側不等直徑半軸的設計方法,也能有效減輕扭力轉向的問題。
在一些大馬力的前驅車上,為了進一步減輕扭力轉向的問題,通過采用精確的懸掛設計。如別克君威GS的前懸采用Hiper strut的懸掛設計。
Hiperstrut懸掛咋一看跟傳統(tǒng)的麥弗遜懸掛很像,不過細看發(fā)現(xiàn)還是有很大差別的,轉向節(jié)上半部分多了個節(jié)點來連接減振器支柱。新的轉向節(jié)支點與減振器支柱下端部分成為一個框架結構,較麥弗遜懸掛,懸掛結構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。為什么說這種懸掛結構較傳統(tǒng)的麥弗遜式懸掛更有效地抑制扭力轉向問題?
細看還會發(fā)現(xiàn)一點就是,Hiperstrut懸掛的轉向節(jié)上部分多了個節(jié)點來連接減振器支柱,那么減振機構不再是轉向主銷,而轉向軸線向車輪外側偏移,使得主銷偏距更小,這是它能有效抑制扭力轉向問題的根本原因。為什么這么說?
其實也不難理解。學過初中物理的都知道力、力臂與力矩之間的關系,在受到的力一樣時,力臂越大,力矩也就越大。采用Hiperstrut前懸,可以縮小主銷偏距,從而減小車輪受到的力矩,最終將兩者之差控制在小的范圍內,扭力轉向問題得以緩解。
而其他廠商也采用類似思路的懸掛設計來抑制扭力轉向問題,如福特??怂?/a>RS采用RevoKnuckle懸掛以及第三代雷諾clio車型的前懸。此外,通過使用現(xiàn)代的電子控制技術將左右輪的扭力調節(jié)得相對一樣,也可以大大減低扭力轉向的發(fā)生。
總結:扭力轉向問題是前驅車的通病,尤其在大馬力的前驅車上更為明顯。當然為了是前驅車擁有良好的操控性,汽車廠商也通過不同的方法最大限度降低扭力轉向的問題,如兩端等長半軸設計、更為精準的懸掛設計等等。
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