汽车的转弯特性

汽车的操纵稳定性直接关系到汽车的行驶安全,已成为衡量现代汽车的主要性能之一。汽车操纵稳定性包含两个方面∶操纵性和稳定性。操纵性是指汽车及时准确地执行驾驶者指令的能力,反映了汽车与驾驶者配合的程度;稳定性是指汽车受到外界扰动后,维持或迅速恢复原运动状态的能力,反映了汽车运行状况的稳定程度。操纵性与稳定性有密切关系,操纵性不良往往会导致汽车侧滑、甩尾甚至翻车,稳定性不好常会造成汽车失控,因此,人们常将操纵性与稳定性联系在一起,称为汽车操纵稳定性。

汽车操纵稳定性最关键的问题是汽车的方向稳定性。任何汽车在转向时都有转弯半径,设R为汽车纵向对称面至瞬时转向中心O的距离。例如图示L为轴距,K为两前轮主销轴线的距离,β为外侧转向轮转角。则R近似为 L/sinβ。

如果转向轨迹圆偏离R,就发生不足转向或过度转向的现象。

谈到到不足转向和过度转向,会涉及侧偏角这个名词。汽车高速行驶开始转向时,因受汽车向前行驶的惯性作用,汽车会对转向产生瞬时抵抗,便产生了轮胎侧偏角,即汽车行驶方向与车轮朝向所成的夹角。车轮的侧偏角除了由轮胎的侧偏特性造成外,还由悬架的结构因素所造成,例如悬架的刚度和几何特性等。

汽车转弯时,前后轮都会产生侧偏角。如果前后轮侧偏角相等,则汽车实际转弯半径等于方向盘转角对应的转弯半径,称为"中性转向";如果前轮侧偏比后轮大,汽车实际转弯半径大于方向盘转角对应的转弯半径,称为"不足转向";如果后轮侧偏比前轮大,汽车实际转弯半径小于方向盘转角对应的转弯半径,称为"过度转向"。

中性转向虽然能较好地利用侧向力(与车轮前进方向垂直的分量),达到最大的转向速度,但却削弱了驾驶者对汽车稳定的主观感觉,无法预计汽车的制动甩尾。而过度转向当车速达到某一极限时,转向半径会急剧减少,汽车会发生激转,致使操纵困难或失去操纵,甚至导致事故。

不足转向产生相对较大的转向半径,侧向力减弱,汽车具有自动恢复直线行驶的良好稳定性,操纵容易。因此,绝大多数汽车制造厂家都将汽车做成具有轻微的不足转向,在这种情况下,制动甩偏的发生会使汽车回到原来直驶的路线。但是,具体情况具体分析,赛车就要采用过度转向的设计,以求获得最短的转弯时间。

车汇通
2003年6月5日