原标题:轮胎也需要被关爱,谈谈轮胎对转向性能的重要影响
“轮胎载荷和外倾角直接影响侧偏力。”
汽车转向直接由转向时产生的侧偏力决定,在汽车设计中,有很多因素都会影响到侧偏力。其中轮胎的载荷和外倾角发挥着不可或缺的作用,它们是决定汽车不足转向和过多转向的基础。本篇文章我们就讨论下轮胎对汽车转向性能的影响。
轮胎载荷
几乎所有充气式轮胎产生的侧偏力都与载荷有关系,并且是非线性关系。转向时汽车的质心高于地面,载荷在横向产生转移,这一点很重要。下图是测量出来的轮胎侧偏力和垂直载荷的关系曲线,可以很清楚的看到这一点。
比如,对于图中每个车轮承受800 lb载荷,在侧偏角5°时,每个车轮的侧向力大约为760 lb。急转向时,车轮的载荷会发生变化,内测车轮的垂直载荷大约变为400 lb,而外侧车轮的垂直载荷大约变为1200 lb。两个车轮的平均侧向力将减小到大约680 lb。因此,轮胎需要有更大的侧偏角来保持转向时所需的侧向力。
如果更大的侧偏角发生在前轮胎,前部滑出将会困难,车轮具有不足转向特性。如果更大的侧偏角发生在后轮胎,后部将向外滑,汽车具有过多转向特性。如何理解?
如果更大的侧偏角发生在前轮,车头有朝着弯道外侧滑动的趋势,为使汽车正常过弯,需要适当地加大方向盘的角度输入,此时汽车有不足转向特性;反之,如果更大的侧偏角发生在后轮,则车屁股有朝着弯道外侧滑动的趋势,为使汽车正常过弯,需要适当地减小方向盘的角度输入,此时汽车有过度转向特性。
轮胎外倾角
转弯时,外侧轮胎向车身外侧倾斜,称为外倾角。轮胎外倾将产生常说的“外倾推力(Camber Thrust)” 的侧向力。下图是某车型的单侧轮胎外倾推力曲线。
有一点需要注意,子午线轮胎的外倾刚度一般小于斜交轮胎的外倾刚度。因此,对于子午线轮胎,其外倾角要设计的稍微大一些,一般要求在10~15度之间。
轮胎的充气压力(即胎压)对斜交轮胎的外倾侧向力产生重要影响,而对于子午线轮胎则不明显。子午线和斜交轮胎的外倾推力对载荷和车速相对不怎么敏感。
轮胎外倾角所产生的侧向力要小于侧偏角所产生的侧向力。对于斜交轮胎,大约4~6度外倾角产生的侧向力相当于1度侧偏角所产生的侧向力。外倾推力虽然远远小于侧偏角所产生的侧向力,但是前者往往会附加在后者之上,对不足转向产生影响。站在巨人肩膀的小人,往往不容忽视。
除了轮胎,汽车悬架对转向特性也有着重要影响,请期待下期文章。
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