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前驱车的极限在哪里?扭矩转向——揭露大马力前驱车不能走直线的秘密 | C.干货

 CLauto酷乐汽车 2020-07-23

Clauto


我们要做全中国最努力懂车的群体

我有一辆前驱车,我要改大马力,可是它居然跑偏了!


我很桑心!但是怎么办?


不要紧,有小C帮你来解答!

这次跟大家介绍的扭力转向,说的主要是前驱车,在急加速时产生的行驶方向跑偏现象,如果您没有急加速仍然出现了跑偏,那么请去修理厂检查是不是四轮定位的问题。

关于四轮定位,请大家猛戳以下图片


接下来,进入正题

按照以往的经验来看,前驱性能车(钢炮)的最大马力往往都在200匹左右,像是大家耳熟能详的EK9 TypeR,DC5 TypeR,206 RC等等。曾经,在人们的印象中,前驱车如果还想保有良好的操控性,最大马力不宜超过300匹,否则会产生严重的扭力转向,再加上大马力前驱车更容易产生转向不足的特性,使得往往赛道上的前驱好手们的最大马力通常都在200~300匹之间。


不过到了现在,情况有所不同了。性能前驱车们的动力越来越强,1995年的保时捷911 Carrera 993 有272匹的马力,如今钢炮们的动力纷纷赶上并且超过了它。Focus RS Mk2:305匹,Astra OPC:280匹,尚酷R:265匹,FK2 Civic TypeR:306匹……尤其是近些年的钢炮战争愈演愈烈的架势之下,大家纷纷转投涡轮增压的怀抱,强大的马力以及灵巧的车身使其在街头所向披靡,但同时强大的扭力所产生的扭力转向问题令诸多前驱车型们叫苦不迭(BMW 1系偷笑中)…………


如何才能改善扭力转向,成为了近年来各个厂商都非常重视的问题。不过在为大家介绍之前,先来简单的为大家介绍一下为什么会出现扭力转向的问题。

估计不少人有过这样的经历,车辆在正常行驶时,并没有出现跑偏的问题,但如果在突然急加速时,车头就不自觉地跑向一侧,这种现象就是我们所说的“扭力转向”,通常在车辆急加速的时候体现出来的,很多人也叫“加速跑偏”,这也是前驱车共有的“通病”。


在介绍扭力转向之前,先要明白什么叫做磨胎半径(scurb radius)所谓磨胎半径,就是车轮转向主销(主销指的是转向轮转向时所围绕的轴线)的延长线与地面的交点,到车轮接地中心点之间的距离,如下图。


由于前驱车横置发动机布局的原因,前驱动半轴通常采用一长一短的设计。当车辆在急加速,突然有大的动力输入到驱动半轴时,由于两端驱动半轴的长度不一样,同一时间作用到两侧驱动轮的扭力也是不一样的,半轴短的一侧车轮扭力大,而半轴长的一侧车轮扭力小。这样导致的结果是,一侧车轮上的牵引力要大于另一侧车轮,因此由于磨胎半径的存在,使得车轮扭力大的那一侧会以磨胎半径为半径,围绕转向主销延长线与地面对额交点,转动更大的角度,这个就是扭力转向发生的根本原因


好在各家厂商的工程师们运用伟大的工程能力改善了这个问题。在2009年面世的Focus RS上,福特的工程师们通过安装Quaife扭力感应式限滑差速器,以及创新的Revoknuckle悬挂从源头抑制了这个问题。

视频 | 大家感受一下


福特在Focus RS的Revo Knuckle悬挂是从普通的麦弗逊悬挂的基础上演变而来的形式,就算是增加了一些重量,但也比双A臂轻,并且只需在普通版本的Focus上,做一些改动即可达成。通过这些改变,福特实现了此前前驱钢炮不可能兼顾动力与操控的300马力的目标。


让我们来看看福特具体是如何实现的。首先普通版本的Focus采用的是广泛流行的麦弗逊悬挂,其实麦弗逊悬挂如果调教的好的话,可以有着非常好的运动性能,宝马和保时捷都采用这种悬挂形式并且也都造出了相当优异的车子。不过这时候问题来了,麦弗逊悬架应对转向,以及悬挂运动都能工作的很好,不过当巨大的扭矩作用在采用麦弗逊悬挂的前轮上时,扭力转向的问题就来了……..


为了让车保持直行,各家厂商们纷纷亮出了自己的绝活儿,来解决出现在麦弗逊悬挂上的,扭力与转向这一对爱恨交织的矛盾。这种悬挂结构我们称之为Super Strut结构对于Super Strut结构,各个主机厂都有着不同的理解,因此都衍生出了自己的版本。福特采用了Revo Knuckle悬挂,通用有HiPer Strut,本田在最新的FK2上安装了Dual Axis Strut Front Suspension System,其背后的原理大都是相同的。


悬挂系统主要是为了控制车轮的运动学与动力学特性,由于前轮除了向前向后转动的动作以外,最需要控制的就是转向以及上下跳动的动态,而在传统的麦弗逊悬架中,减震器身兼二职,两件事都是这一个人负责,再加上汽车设计时要考虑空间,布置,受力等等因素,多目标优化的情况下,为了保证整体和谐只能妥协掉一部分性能。


但是Super Strut悬挂,将控制车轮跳动与转向这两种动作的任务分开了。避震器以及弹簧的组合(下图中红色),只负责控制车轮面对起伏路面时的跳动;而新的转向节(下图中绿色)负责控制转向。通用版本的HiPer Strut在福特Revo Knuckle的基础上又额外增加了控制倾角的机构。


将转向与跳动分开控制可以实现对前轮更好的控制。车轮实际转向的转向轴要比之前的更加垂直于地面,这样就可以极大地减小磨胎半径,并且车头的整体设计与布置还能不受影响,转向反应与直线行驶稳定性因此得到了提高。

这种悬挂再减少扭力转向的基础上,另外还有一个好处,就是让车轮在转向的时候,动态倾角的变化量更小,这样车轮会更垂直于地面,抓地力保持的更稳定,增加操控极限的同时,亦会增强车手的信心。


总结

由于前轮驱动车型的先天不利因素,扭力转向这一问题会对操控性带来很大的影响,不过因为有了Super Strut这种可以在现有悬挂结构上做简单修改就能大幅提升操控性能的悬挂,我们有理由相信以后会有更多有着优良操控性能的大马力钢炮出现。


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