轉彎時兩個車輪旋轉的角度不一樣是故障嗎?阿克曼角是什麼?
一些細心的車主會發現,車輛在沒有回正方向盤停車時,內側車輪旋轉的角度要更大一些。還有喜歡看方程式比賽的朋友也能夠發現,F1賽車在轉彎時外側車輪轉過的角度更大。這些現象其實都不是故障,這是因為在轉向中兩側車輪存在一個阿克曼幾何的關係。
阿克曼角其實就是車輛在轉向時兩個轉向輪旋轉角的的角度差,而這個角度差的作用,就是為了車輛在轉彎時車身更加穩定,也能夠減少輪胎的偏磨,同時也是為了減小轉彎半徑。
在說阿克曼幾何之前,先要說明一個轉向梯形的問題。轉向梯形就是由前橋,左右轉向節臂,轉向橫拉桿組成,因為幾何形狀才得名轉向梯形。其作用就是保證轉向時左右車輪能夠按一定比例轉過響應的角度。
迴歸到阿克曼角,正常人所理解的“轉彎時兩個轉向輪的轉向角度是相同的”,也就是對應的轉向梯形變成了長方形,因為車輛在轉彎時的圓心,總是在後橋的幾何延長線上,所以都會存在一個內輪差,也就是內側的車輪走過的路程更短,外側車輪走的路程更長,所以內側車輪就會發生偏磨,同時懸掛部件的受力也會不平衡,各種連結襯套也會老化的更快。所以這種“長方形”的轉向梯形,也就是阿克曼角為0的情況下,轉向就不順暢,自然就不會使用了。
阿克曼角存在於我們的家用車之中,也就是轉向梯形成了一個“上底”長“下底”短的形態,因為轉向橫拉桿相對於前橋是類平行的移動,所以轉向時的內側車輪轉過的角度也就更大,也就是的內側車輪走過的路程就更短了,也就剛好符合了日常家用車的需求。
最後要說的“反阿克曼角”就是應用在方程式賽車上,也就是在轉彎時外側車輪轉過的角度更大。這就是純“賽化”的取向了,賽車這麼做是為了能夠讓車輛在高速過彎時配合限滑差速器,讓外側車輪有著更重要的“轉向地位”,能夠提高轉彎時的效能、還能夠讓出彎變得更順暢。
其實阿克曼角只是存在與理論當中,在實際中的車輛過彎效能還會受懸掛形式、車輪材質所帶來的車輪“滑移角”、車輛質心、側傾中心等影響,所以主機廠的工程師都會根據不同車型進行不同的調整。