为什么要设计出阿克曼角呢?

04-19

汽车在冷启动之后,低速转弯的时候会出现“噔噔噔噔”的异响。


这个声音听起来就像是车轮在地面上侧滑,滑动过程中与地面摩擦产生的噪音;都说冷启动之后不需要在意什么,正常驾驶就行,可是这种异响又要如何解释呢?

低速转弯的时候会出现“噔噔噔噔”的异响。.png


很好解释,其实会出现这种异响的车辆是有限的,而且新能源汽车照样会出现;三电系统不需要“热车”,温度对于电动机并无影响。重点在于即便是燃油车开了一圈回到停车的地方,如果仔细听还是可以发现异响的存在的,这时候已经热车了,可是问题依旧,这就说明了问题既不在于发动机也不在于变速器,和传动系统也没有关系,而是前轮的“转角问题”。


大部分家用代步汽车都没有这种异响,往往是高性能车和豪华轿车比较多见。


这也说明了低速转向时的异响不是故障,否则应当更多出现于主流代步车上才对。



这种现象是因为“阿克曼转角”造成,这种转角很少用于前驱车;多为后驱和四驱车才会出现,设定这种转角的初衷是则更加前轮的抓地力。至于什么是阿克曼转角可能通过文字描述有些不好理解,所以我们就画了一张图,复杂的公式就不讲了,重点要看两个前轮的角度的差异,通过角度尺可以清晰的看出来。



有阿克曼转角设计的车辆,在转弯角度过大的时候,也就是方向盘打到底的时候,其内侧车轮的偏转角度会比外侧车轮大;说白了就是往左打到底的时候,左侧车轮撇的角度比右侧车轮大,反之则是右侧车轮的角度比左侧车轮大,此时两个车轮已经不平行了。


其中左侧车轮和右侧车轮的角度差就叫做“阿克曼角”。



为什么要设计出阿克曼角呢?


目的有两个,其一是增加内侧车轮的抓地力,但是增加内侧车轮的抓地力也是有目的的,那就是为了第二个目的——减小车轮的转弯半径。


只有在两个前轮转角一致的前提下,转弯时才能“同时画圆”,虽然两个车轮的转弯半径时不同的,画出的圆的周长当然也是不同的;但是这两个圆一定是“大圈套小圈”,圆形是平行的。


就像是下面这种图片所显示的一样。



而阿克曼角的设计让前路画出的圆圈不平行,内侧车轮画出的小圆圈是在外侧车轮的大圆圈里是歪的。


说白了就是两个圆圈的圆心不在一个位置,而转弯角度相同的设计则是同一个圆心。


不过阿克曼角的设计让内侧车轮的转角更大,其抓地力也会强一些;那么在转弯的时候就能出现一个朝向内侧车轮圆形的侧向作用力,说白了就是内侧车轮的拉力。如果车轮平行则转弯轨迹固定,阿克曼角的设计则能在转弯时把外侧的车轮往里“拉”,甚至是横向的“拉”。



结果会如何呢?


结果就是在转弯半径的缩小,因为在转弯时可以往内侧“平移”;那么出现“噔噔噔噔”的声音也就不难理解了,这真的出现了车轮打滑,不过并不会影响行车安全,也并不属于故障。


如果车辆停放在使用环氧地面的车库里,在路面有水的时候一定能听到这种异响;因为环氧地坪加水的滑动摩擦系数会大幅降低,车轮本就容易打滑,此时把方向盘打到底就很容易因阿克曼角出现平移滑动了。至于使用阿克曼角设计的车辆多为中高端车,原因就更简单了,因为车辆的定位越高则尺寸越大,尺寸大才需要控制转弯半径;其次则是一些追求极致操控,同时尺寸也不小的跑车才需要。


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