轉(zhuǎn)個(gè)彎，為啥那么多花招？

嚴(yán)紹健

轉(zhuǎn)向特性的定義

我們可以做一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，以一定轉(zhuǎn)向角度與速度行駛的車(chē)輛，維持特定的旋轉(zhuǎn)半徑，車(chē)輛會(huì)在路面上畫(huà)出一個(gè)圓形的行駛軌跡，這稱(chēng)為動(dòng)態(tài)定圓回轉(zhuǎn)，我們研究處于動(dòng)態(tài)定圓回轉(zhuǎn)的車(chē)輛，就是為了了解車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)基本特性。

基本上，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，車(chē)輛的表現(xiàn)基本表達(dá)了它基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)向特性，—般而言，不外乎三種：中性轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)向不足、轉(zhuǎn)向過(guò)度。

我們觀察動(dòng)態(tài)定圓行駛的車(chē)輛，將其慢慢提升速度，當(dāng)速度慢慢增加時(shí)，前輪產(chǎn)生的力矩變小，則其旋轉(zhuǎn)半徑將會(huì)隨著速度的提升而擴(kuò)大，若要持續(xù)原有的動(dòng)態(tài)定圓回轉(zhuǎn)，則必須增加轉(zhuǎn)向角。反之，若前輪的力矩變大，則旋轉(zhuǎn)半徑會(huì)隨著速度提升而變小，因此必須縮小轉(zhuǎn)向角。

這樣我們就可以獲得三種不同的動(dòng)態(tài)定圓回轉(zhuǎn)的狀態(tài)：

隨著行駛速度的增加，前輪的力矩小于后輪的力矩，稱(chēng)為轉(zhuǎn)向不足（US）;前輪的力矩大于后輪的力矩，稱(chēng)為轉(zhuǎn)向過(guò)度（OS）;前輪的力矩=后輪的力矩，維持一定數(shù)值的情況，稱(chēng)為轉(zhuǎn)向適中，或中性轉(zhuǎn)向（NS）。

再說(shuō)得通俗一點(diǎn)，前輪抓地力不足時(shí)開(kāi)始往外推頭，就是轉(zhuǎn)向不足;后輪抓地力不足開(kāi)始向外甩尾，就是轉(zhuǎn)向過(guò)度;前后輪維持相等抓地力穩(wěn)定畫(huà)圓，就是中性轉(zhuǎn)向。

TOPIC 1

轉(zhuǎn)向特性與滑移角的關(guān)系

以幾何學(xué)來(lái)看，不同轉(zhuǎn)向特性中，前、后輪的滑移角大小也可看出轉(zhuǎn)向特性間的關(guān)系，當(dāng)滑移角度前輪=后輪時(shí)，則為NS;前輪>后輪，則為US;前輪<后輪，則為OS。其實(shí)關(guān)于轉(zhuǎn)向特性，除了有關(guān)路面附著力、輪胎抓地力、車(chē)輛重心分配、懸掛參數(shù)與幾何調(diào)校等關(guān)系外，研究這種幾何學(xué)的關(guān)系，是最基本的觀察。

TOPIC 2

轉(zhuǎn)彎的機(jī)制、轉(zhuǎn)向平衡與車(chē)子的回應(yīng)

當(dāng)轉(zhuǎn)向角度產(chǎn)生變化時(shí)，車(chē)輛會(huì)如何回應(yīng)？從直線(xiàn)行駛到轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)的瞬間，車(chē)輛會(huì)在慣性作用下維持直線(xiàn)前進(jìn)，前輪產(chǎn)生滑移角。此一瞬間，會(huì)產(chǎn)生片刻的US。當(dāng)前輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)彎力時(shí)，會(huì)因?yàn)榱囟a(chǎn)生偏航的運(yùn)動(dòng)，而后輪還會(huì)維持直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而偏航進(jìn)一步加大，后輪也開(kāi)始產(chǎn)生滑移角，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)彎力。當(dāng)前后輪的轉(zhuǎn)彎力均達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，偏航角度也會(huì)固定在某個(gè)數(shù)值，車(chē)輛進(jìn)入穩(wěn)定轉(zhuǎn)向的狀態(tài)。

車(chē)輛對(duì)于操控變化的回應(yīng)，會(huì)受到轉(zhuǎn)向特性與車(chē)速的影響，當(dāng)快速轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)并回正時(shí)，轉(zhuǎn)向不足的車(chē)輛在達(dá)到一定速度后，會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，但會(huì)很快回復(fù)穩(wěn)定，中性轉(zhuǎn)向的車(chē)輛則不會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，維持穩(wěn)定狀態(tài)，而轉(zhuǎn)向過(guò)度的車(chē)輛會(huì)產(chǎn)生打滑回轉(zhuǎn)。總括來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)向特性不同的車(chē)子中，US和NS不論速度快慢，都可保持穩(wěn)定，而OS車(chē)子若超過(guò)穩(wěn)定極限速度，將會(huì)失去穩(wěn)定性。

TOPIC 3

前、后輪載荷不同時(shí)的轉(zhuǎn)向特性

當(dāng)前、后輪載荷因重心轉(zhuǎn)移而出現(xiàn)偏差時(shí)，轉(zhuǎn)向特性也會(huì)隨之變化。如前輪載荷>后輪載荷，則轉(zhuǎn)向特性會(huì)傾向轉(zhuǎn)向過(guò)度，因后輪抓地力減少;如前輪載荷<后輪載荷，則轉(zhuǎn)向特性會(huì)傾向轉(zhuǎn)向不足，因前輪抓地力減少。

綜合來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)向特性會(huì)因車(chē)子的架構(gòu)、驅(qū)動(dòng)方式、調(diào)校方式等靜態(tài)因素與行駛時(shí)重心載荷與路面因素的不同而產(chǎn)生較復(fù)雜的變化，而要避免這種變化對(duì)車(chē)輛操控造成負(fù)面影響，可以通過(guò)調(diào)校車(chē)輛懸掛、底盤(pán)和磨練駕駛技術(shù)來(lái)解決。