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扭力轉向

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扭力轉向是發動機扭矩對轉向的影響,在大扭矩的麥弗遜懸架前輪驅動的車輛中尤為明顯。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軸,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。
中文名
扭力轉向

扭力轉向概述

扭力轉向是發動機扭矩對轉向的影響,在大扭矩的麥弗遜懸架前輪驅動的車輛中尤為明顯。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軸,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。當車輛發生跑偏時,駕駛員需要對方向盤施加一個矯正力,時間一長會增加駕駛員的操作負擔,容易造成駕駛疲勞,影響行車安全。而近年來隨着人們生活水平的提高,大功率大扭矩的前驅車越來越普及,扭力轉向問題也越來越突出。因此,有必要對扭力轉向產生的原因和解決方法進行研究。 [1] 

扭力轉向扭力轉向原因

為什麼左右不等長的驅動軸會造成傳遞扭矩不同的結果呢?究其原因,懸架萬向節是罪魁禍首。首先,FF車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。
當左右傳動軸不等長,左右兩端萬向節傳動角度不同時,影響最大的是抗甩動支點的受力大小,這個力直接正比於傳動角度的SIN函數,這個函數在角度接近180度附近時對角度變化很敏感。同時,由於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,由於重心後移,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採用麥弗遜形式,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,那麼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,那麼扭力轉向的作用也不至於被過度放大,問題也不會那麼嚴重。簡單來説,就是由於在引擎動力輸出猛烈增加時,萬向節由於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,最終就導致了扭力轉向的發生。
現在,問題已經迎刃而解,邁騰半軸的設計目的就是為了防止發生扭力轉向時,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,削弱扭力轉向,這也是現今大多數FF車型採用的設計方式。 [2] 

扭力轉向降低扭力轉向的措施

扭力轉向降低變速箱的佈置高度。

在不影響整車離地間隙、佈置要求、碰撞要求等性能的情況下,通過適當降低變速箱在前艙的佈置高度和調整變速箱的高度,以減小傳動軸的角度,從而減小扭力轉向。

扭力轉向採用左右等長傳動軸結構。

右側傳動軸帶中間軸,中間軸通過支架固定在發動機上,左右側傳動軸的角度接近相等,以此降低扭力轉向。

扭力轉向平衡差速器兩端左右傳動軸剛度。

不同措施的扭力改善 不同措施的扭力改善
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,從而減小扭力轉向。
參考資料