扭矩转向
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关于扭力转向torque steer
扭力转向torquesteer通常是'大功率/大扭力前驱车'的通病,因为FF车的传动轴需要负责转向及动力传递,而又因为变速箱位置的关系,左右传动轴常有一根长一根短的设计,当忽然有较大的扭矩从变速箱动力输出轴输出到左右两根传动轴时,就会因为力矩不同而造成车辆行进方向的跑偏,这就是所谓的扭力转向(广州话叫抢呔)。
那为什么左右长度不同的驱动轴又会造成传递的扭矩不同的结果呢?这就是悬架和万向节的原因了,可以理解为:不等长驱动轴和万向节是元凶,悬挂设计是帮凶。
首先,我们知道,FF车的引擎扭力经过变速箱,终传,差速器传回到前轮的驱动轴,但是,驱动轴的几何位置却不与轮轴完全重合,所以驱动轴要拐两个小小的弯才能连接车轮,拐弯的地方,就由万向节(万向接头)负责连接。而这个万向节虽然可以将动力作改变方向的传递,但万向节也不是万能的,在改变驱动轴方向的同时被改变方向后的那根传动轴也会产生一定的甩动,所以,所有和万向节相连的传动轴都要安装一个抗甩动的支点起稳固作用,如果没有支点固定,后端传动轴就会像一个搅拌器一样甩动。当万向节前后的驱动轴是同一直线的话,整根驱动轴就像一根一样,这时候万向节等于没有起转向的作用,当万向节前后的驱动轴不成一直线的时候,支点上就开始受到一个力,万向节必須靠支点的反作用力把甩动的力转换成扭转的力,而因为支点是固定不动的,所以本身不消耗能量,只要万向节的磨擦消耗控制得宜,万向节的扭力传动效率相当高,尤其在改变传动角度不大的情況,磨擦损耗
可能造成的左右扭力差异非常的小。
但是当左右传动轴不等长的时候,左右两边的万向节对传动轴的转向角度就会不同,左右两边支点的受力大小也会不同,而且这个力在万向节前后驱动轴角度接近180度时变化非常敏感,同时,由于这个支点是固定在悬架之上,悬架是有一定的自由度,当汽车进行加速的时候,由于重心后移,车头相对会有少量的抬高,这时,就会因为有这个自由度,前吸震筒被拉长,传动轴短的一边角度变化就需要较大,在扭力作用下前轮延伸幅度就比较大,而很多FF的汽车的前悬架都是采用麦弗逊形式,吸震筒本身就是前轮的支撑轴,而前轮延伸又会产生外倾角(camberangle)的变化,外倾角有稍微的变化,前轮胎的触地部分很大小就会发生变化因而扭力转向的问题就可能会被放大。简单来说,就是由于在引擎动力输出猛烈增加时,万向节由于角度不同引起不同的传递效率,而正因为引擎动力输出猛烈增加,车速提高,前悬架被拉长,引起外倾角的细小变化,更放大了这个问题,最终就导致了扭力转向的
发生。
要解决FF车的扭力转向问题,最好就是能将传动轴做成等长(Subaru的左右对称传动系统就是如此,无论前后,左右的驱动轴等长)或者使用精确的双摇臂和多连杆前悬架,也可以抑制外倾角的变化,最大限度的减轻扭力转向的问题,还可以使用现代的电子控制技术将左右轮的扭力调节得相对一样,也可以大大减低扭力转向得发生。
VOLVO S40的前桥,可以看到左右驱动轴不等长,麦佛逊悬架
奔驰B级前桥
马自达5的FF驱动系统
Volkswagen Jetta 2.0 TDI 2006 前麦佛逊悬挂与驱动轴
马自达6 MPS的FF驱动系统
Subaru的左右对称传动系统
等速万向节
传动轴的中间支承
准等速万向节