为什么前驱车在起步和加速时会向外跑偏——说说汽车的扭矩转向是怎么回事

有些大马力前驱车在起步和急加速的时候，汽车会自动的向右侧跑偏，去4s店检查却没有发现任何故障，这究竟是怎么回事呢？

原来，这是汽车的扭矩转向在作怪。所谓的扭矩转向，是指汽车发动机的扭矩作用在转向车轮上，从而导致转向轮发生偏转的现象。只要是同时具有转向和驱动两种功能的车轮，就一定会有扭矩转向的问题。一般前置前驱的车型，以及四驱车型，前轮同时承担转向和驱动，都有扭矩转向现象；而后轮驱动的车型，由于前轮只具有转向的功能，所以没有扭矩转向的现象。

对于前驱车来说，如果两个转向轮上的转向扭矩是相等的，那么这两个扭矩互相平衡，那么它不会对汽车的行驶造成影响，仍然能够保持直线行驶的状态；但是如果左右转向轮上的转向扭矩不相等，那么车轮就会自动的向扭矩小的一侧偏转，外在的表现就是汽车在行驶中自动向一侧跑偏，这种现象在大马力前驱车上体现得更为明显，它们在起步和加速时，转向车轮会自动的向右侧偏转，手扶方向盘会明显的感觉到拉扯作用。这种现象其实是左右转向车轮转向扭矩不平衡的外在表现，人们习惯于把这种现象称为扭矩转向。

那么扭矩转向是如何产生的呢？下面我们来分析一下。

大家知道，扭矩等于力与力臂的乘积，那么这个力和力臂是什么呢？首先我们来看一下这个力是如何产生的。

对于前轮驱动的车型来说，发动机的扭矩经过变速箱变速变扭后，通过左右两侧的半轴传递给驱动车轮。由于车轮与变速箱之间的角度是不断变换的，因此半轴并不是刚性的，而是串接了两个等速万向节，也就是我们俗称的“球笼”。这样半轴在高速旋转时，就会产生一个向外甩动的力，而驱动车轮为了抵制半轴向外甩动的趋势，也会产生一个与之相反的作用力，这就是导致扭矩转向的甩动反力。这个力作用点是在车轮的旋转中心上。

再来看看力臂是如何产生的。绝大多数前置前驱的车型，前轮采用的都是独立悬架。这种独立悬架有一个特点，那就是转向主销（虚拟）延长线与地面的接触点，与车轮旋转平面与地面的接触点并不是重合的，二者的距离称为“主销接地距”，车轮旋转中心与转向主销（虚拟）之间的垂直距离称为“主销偏距”。这个主销偏距就是扭矩转向的力臂 。

有了力，有了力臂，扭矩自然就产生了。这个扭矩会使转向车轮绕着转向主销转动，在前进时车轮前端向内侧转动（左侧车轮向右转，右侧车轮向左转），在后退时车轮前端向内外侧转动（左侧车轮向左转，右侧车轮向右转），这种现象就是所谓的“扭矩转向”。可以看出，只要是在转向车轮上有驱动力，扭矩转向就一定会发生。这个扭矩的大小与主销偏距、主销内倾角、半轴倾角、车轮与地面之间的动态压力、车轮与地面之间的摩擦系数等因素有关。

那么这个扭矩转向对汽车有什么影响呢？

如果作用在左右车轮上的转向扭矩大小相等的话，由于左右车轮力矩平衡，车轮并不会发生偏转，所以这个扭矩转向对汽车没有任何影响。但是如果作用在左右车轮上的转向扭矩大小不相等的话，那么车轮就会自动的向扭矩较小的一侧偏转，进而导致汽车出现行驶跑偏的现象。这种现象在某些大马力前驱车上体现的比较明显，比如那些著名的“小钢炮”等。在前几年还曾发生过这样的故事：一辆吉普指南者由于扭矩转向比较明显，车主接受不了，在当地的电台投诉，为此闹得沸沸扬扬，最后给了车主巨额的补偿了事。这也说明吉普指南者对扭矩转向的负面影响处理的很不好。

那么哪些因素会导致左右车轮上的转向扭矩大小不相等呢？从上面的公式可以看出，在悬架参数固定的情况下，半轴倾角、车轮与地面之间的动态压力就是决定性的因素。

对于发动机横置、前轮驱动的车型来说，变速箱一般并不在汽车的中心线上，而是偏向于驾驶员的一侧（左侧）。因此，汽车的左右半轴长度并不是一样的，而是左侧半轴短，右侧半轴长。同时左右半轴与前轴中心线也不是重合的，而是有一定的角度。这种结构的后果就是：左侧半轴与前轴中心线的夹角大于右侧半轴与前轴中心线的夹角。

另外，对于大马力的车型来说，在起步和加速时，传递到车轮上的驱动力较大，半轴甩动的趋势也更加明显，用来平衡半轴甩动的力也就越大，也可以大致的看做车轮与地面之间的动态压力越大。此外，汽车在起步和急加速时，汽车前部有向上抬起的趋势，悬架拉长，也加大了半轴与前轴之间的夹角。

因此，半轴的倾角越大，发动机马力越大，加速越迅猛，汽车的扭矩转向趋势就越明显。这种趋势对汽车的操控性是不利的，所以汽车在设计与制造过程中会想方设法消除扭矩转向的影响。思路主要有两种，一种是彻底的消除扭矩转向，另一种是平衡左右车轮的扭矩转向。

彻底消除扭矩转向的方法主要是使转向轮的转向主销正好通过车轮的旋转中心，这样就相当于主销偏距为零，没有力臂了，扭矩自然也没有了。不过这个布置是非常困难的，车轮的偏距非常大，几乎完全缩进了轮拱里面，而轮毂轴承，制动盘、转向节等一系列部件都将推到轮胎外面了，所以这种布置几乎是不可能的。

此外，还有一种布置方式，就是使半轴与前轴之间的夹角为零，半轴直线传递动力，就没有向外甩动的趋势了，这样作用的车轮上的反作用力也就消失了。没有了力，力矩也没有了。不过由于车轮在行驶中是不断跳跃的，半轴与前轴之间的夹角不可能始终为零，半轴还是会有向外甩开的趋势，也就是说这个克服甩动的力是始终存在的。由此可以说，彻底消除扭矩转向是不可能的。

既然消除不了，那就要想办法平衡或者减小扭矩转向的影响了。这方面的办法倒是非常多的，比如使左右半轴等长、使左右半轴与前轴夹角相等、平衡左右半轴的刚度、采用更合理的悬架结构等。

1、使左右半轴等长

对于发动机横置、前轮驱动的车型来说，使用等长半轴几乎是不可能的，但是奥迪采用了发动机纵置、前轮驱动的方式，就很好的解决了这个问题。它的变速箱正好布置在汽车的中轴线上，所以可以使左右半轴长度相等。这样左右半轴与前轴之间的夹角就相等了，左右车轮上的转向扭矩也就相等了，相当于把扭矩转向平衡掉了。此外，宝马X1虽然是横置前驱，但是左右半轴也是等长的，也没有扭矩转向现象。

此外还有一种方式，就是把较长的半轴从中间断开，加上一个万向节，使左右半轴完全对称。这样也就相当于左右半轴等长了，扭矩转向也就被平衡了。

2、使左右半轴与前轴夹角相等

发动机横置、前轮驱动的车型，我们可以采用发动机倾斜布置，让两侧半轴与前轴之间的夹角相等。比如大众系列的波罗，发动机横置，但是左侧比右侧低了4°，这样就左侧半轴降低，右侧半轴升高，从而使两侧半轴前轴夹角相等，也就平衡了扭矩转向。

3、平衡左右半轴的刚度

由于扭矩转向的扭矩大小与半轴甩动的力有关，我们可以平衡两侧半轴的转动惯量。比如使右侧的长半轴直径更粗，转动惯量更大，车轮上平衡半轴甩动的力也就越大，相当于增加了扭矩较小一侧的力，从而使左右两侧扭矩平衡。在大众车上经常采用这样的方式。

4、采用更合理的悬架结构

对于普通的麦弗逊式独立悬架来说，它的转向主销相当于是减振器上端面与下支臂球头之间的连线，这样的结构主销偏距比较大。如果我们使转向主销外移，更接近于车轮的旋转中心，就会大大减小主销偏距，进而减轻扭矩转向的影响。比如宝马、君威GS、福克斯RS、思域Type-R等就采用了这样的悬架结构，从而大大减轻了扭矩转向的影响。需要注意的是，有些车型运动版与普通版采用的悬架结构是不同的，所以表现出不同的运动特性，比如普通版的思域和思域Type-R，它们的底盘结构就完全不同。

总体来说，扭矩转向是前驱车共有的特性，以现有的技术来说，还是无法彻底消除的，只能想办法让左右车轮的转向扭矩互相平衡或者改变悬架结构，以减轻扭矩转向的影响。由于它对汽车操控性的负面影响，所以很多性能车都不喜欢使用前驱车，更倾向于使用后驱车或者四驱车。

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