轉向反應之原理 (1) - BMW

Franklin avatar
By Franklin
at 2006-12-09T21:49

Table of Contents

前幾天有大大剛好討論到所謂前驅後驅比較之類的,我當時就想到下面連結的網站,不過
由於時間的關係,當時沒有PO上來,今天剛好有空,跟大家分享這個網站的內容。

http://www.autozine.org/technical_school/tech_index.html

這個網站中舉凡所有常見到的各種汽車雜誌出現的專有名詞,幾乎都有解釋,而且比一般
汽車雜誌更詳細,我們在看討論區時,所謂轉向過度,轉向不足,前驅,四驅,後驅,等
等名詞一再出現,但顯少有人知道背後更深入的原理,我個人也是看了網站的內容才有更
進一步的了解,所以今天勒,我就翻譯一下這個網站中關於轉向反應的部份,大家看看吧

翻譯開始!!
.............................................................................

1.轉向反應

我們常常說中置引擎車輛有較好的操控,某些無知的汽車雜誌會將此解釋為"因為較重的
引擎被放置在車體中間,因此較容易達到50:50的前後重量比,換言之,車子較為平衡"

但是"這是錯誤的",大多數中置引擎車種由於引擎,變速箱,差速器均固定在車體後半部,
因此中置引擎車種約60%的重量偏向後軸,相對的,如Porsche 924這種引擎放置在前方,
而transaxle(變速箱與差速器結合在一起的機構)放置在後方的車種,其能真正達到50:
50的重量比,而其他優良的前置引擎車種(如BMW 3系列 Honda S2000),歸功於偏向後靠
的引擎,其也能達到50:50的前後重量比。

我們較喜歡中置引擎車種的原因並非較好的重量平衡,而是中置引擎有較佳的"轉向反應"
,這是因為其有較低的"慣性力距",參考連結中第一張圖。

http://www.autozine.org/technical_school/handling/tech_handling_4.htm#Steering

這兩種系統有相同的前後重量分佈,但下面那個重量較集中於近重心(換言之有較低的慣性
力距),因此其較容易以重心當支點旋轉,由此原理,當我們施加相同的轉向力道時,中置
引擎車將會轉向較快,這表示其對於轉向有較敏感的特性。

另一個我們較喜歡中置引擎的原因在於其較偏向後的重量分佈,在加速時,我們希望有較
多的重量分佈在後軸,增加後輪抓地力,幫助起步,很顯然的FR車種在此考量下較為不利
。而在減速入彎時,重量將從後輪轉移到前輪,因此當靜止時呈現50:50重量比的車子在此
情況下反而變的重量分佈不平均,相對的,一輛40:60的中置引擎車種在減速時卻能真正達
到動態平衡的狀態。

2.轉向中性/轉向過度/轉向不足 (Neutral/Understeer/Oversteer)

這是我們常在汽車雜誌上看到的三個詞,相信很少人會反對此三種特性是研究車輛操控性中
最為重要的關鍵。

那麼,什麼是轉向不足? 基本上,當你在轉彎時,你發現車輛轉向的角度比你預期的還要
少我們就能說,這台車目前轉向不足,這不是因為你的主觀意識判斷錯誤,事實上,由於
重量分佈,懸吊設計,輪胎使用,橫向加速度,路面情況等等的不同,幾乎每台車都會有某種
程度的非中性轉向,而且同樣一台車有可能在這個彎轉向不足,但卻在另一個彎轉向過度
,這整個現象是非常複雜的,所以在此我們用一些篇幅來介紹這些現象

首先! 我們需要知道什麼?

似乎,相較於轉向不足或轉向過度,中性的轉向是我們最想要的,然而事實並非如此

事實上,當跑在直線上時,我們希望車子有輕微的轉向不足,來幫助車子穩定,而當車子
遇到側向外力時(例如側風或不規則路面),轉向不足能抵抗這些外力,進而避免車子被自
動轉向,因此駕駛可以不用頻頻修正路線。

而當進入彎道時,我們同樣需要一些些轉向不足,提供駕駛在釋放掉煞車並建立起轉向力
時的穩定性,而在彎中,我們則希望有中性的轉向,到了出彎時,我們則期待些微轉向過
度,好幫助抓緊出彎的路線,然而,轉向過度的程度必須要是漸進式的,並且要容易的由
油門的深淺加以操控,此點我們稱之為"動力轉向過度(Power oversteer)",沒有的動力
轉向過度,我們需要鬆掉油門(換言之損失時間),或車子有可能衝出彎道。

然而,在此必須強調,所謂的輕微轉向不足與輕微轉向過度,常常被大多數的汽車雜誌解
釋為"接近中性轉向",這是因為有許多的車子有嚴重的轉向不足現象,而這些汽車雜誌駕
駛早已習慣了這種車性,換言之,如果汽車雜誌說:Porsche 996 有"輕微"的轉向不足,
實際上以我們的感覺來說,其可能是"中等"的轉向不足。

基本觀念:滑移角(Slip Angle)

在我們開始更多的學習前,我們必須先了解"滑移角"這個觀念。

當車子進入彎道時,所有的輪子將相對於地面轉向,而充氣輪胎是具有彈性的,在胎地接
觸面(contact patch)上的走向(trend)將會抵抗轉向動作,因為輪胎上的橡膠與地面有摩
擦力的產生,結果胎地接觸面上的走向將會被"扭曲",車胎真正的走向總是少了輪胎的方
向一個角度(看下面連結的第2張圖),我們將輪胎走向與輪胎方向間的角度差稱之為"滑移
角"。

http://www.autozine.org/technical_school/handling/tech_handling_4.htm#Steering

(註:圖中下面有一段文字註解,"此車正在左轉(the car is turning left)",但是"輪胎
的軌跡(Path of rolling tire)"卻是朝向右邊,這可不是作者畫錯喔!這是因為這張圖的
拍攝角度是從天空往地面上看,如果把車身畫出來,那車頭應該是朝向"右上"方,而車頭
與圖中垂直線的夾角就是輪胎相對於車身所轉的角度,假設是25度好了,但是車子真正走
向的角度並不會是25度,而是車頭與輪胎軌跡(Path of rolling tire)間的角度,假設是
22度好了,那麼輪胎轉向角度與實際走向角度間的角度差3度,就稱之為"滑移角(Slip
angle)")。

現在哩! 你必定會想:滑移角的存在造成轉向角度減小,所以車子會"轉向不足",事實上
,事情沒有這麼完美,假設前輪與後輪的滑移角剛好相同,而他們的滑移方向是相反的,
那麼轉向角度最終將不會改變。

然而! 如果前輪與後輪的滑移角不同,那麼"轉向不足"或"轉向過度"的現象就產生了

轉向不足 : 前輪滑移角 > 後輪滑移角

轉向過度 : 前輪滑移角 < 後輪滑移角

轉向中性 : 前輪滑移角 = 後輪滑移角

請看連結最底下的圖

http://www.autozine.org/technical_school/handling/tech_handling_4.htm#Steering

翻譯完畢!
..............................................................................

翻的好累! 先休息一下
如果各位大大認為有什麼翻的不好的地方
煩請各知,我好修文

下集預告:

我們常說前驅車轉向不足,後驅車轉向過度,那原理何在? 重量分佈將對轉向反應有何
影響? 預知詳情請看下回分解分曉,如果你想先睹為快,那就看原文吧!!


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All Comments

Andrew avatar
By Andrew
at 2006-12-13T02:26
好文!推!
James avatar
By James
at 2006-12-17T01:19
推!!汽車消息我還是喜歡看國外的網站或雜誌
Aaliyah avatar
By Aaliyah
at 2006-12-17T20:09
大推, 感謝原Po付出的心力
Bethany avatar
By Bethany
at 2006-12-20T08:49
推,真用心,一定花很多時間翻譯吧,感謝
Emily avatar
By Emily
at 2006-12-20T20:56
哈哈...那下次我來翻譯WorldCarFans的新聞好了,練練英
Linda avatar
By Linda
at 2006-12-21T00:40
文能力~~~
Yuri avatar
By Yuri
at 2006-12-23T06:14
不推不可
Rosalind avatar
By Rosalind
at 2006-12-24T18:46
超屌
Doris avatar
By Doris
at 2006-12-29T18:30
不推枉費在歐洲車板晃了那麼久~~~~~~~~
Caroline avatar
By Caroline
at 2007-01-01T11:20
不推不可
Suhail Hany avatar
By Suhail Hany
at 2007-01-05T08:36
不推不可~感謝原Po付出的心力
Andy avatar
By Andy
at 2007-01-06T20:50
翻譯的好, 推~
Tristan Cohan avatar
By Tristan Cohan
at 2007-01-06T23:26
感覺滑移角的圖片是由地下往天空拍攝耶?! 可否查證?
Kumar avatar
By Kumar
at 2007-01-07T05:52
應該是從天空往地上拍沒有錯! 我當時也想了一段時間,如果
Megan avatar
By Megan
at 2007-01-09T12:13
是從地上往天空拍,為了符合車子在左轉的條件,車頭應該是
Iris avatar
By Iris
at 2007-01-12T01:38
朝向左上方,但是這樣一來輪胎實際行經方向與車頭的夾角,
Lucy avatar
By Lucy
at 2007-01-14T10:23
將把輪胎指向的夾角還要大,此點與事實不符,所以這張圖片
Tristan Cohan avatar
By Tristan Cohan
at 2007-01-16T16:51
應該是從天空往地上拍,不過這張圖還是有個地方我覺得怪怪
Margaret avatar
By Margaret
at 2007-01-17T14:52
的,原圖的胎紋由上往下為"直>左斜>右斜>直",不過我覺得쀠
Lily avatar
By Lily
at 2007-01-20T07:19
應該相反,也就是"直>右斜>左斜>直",因為當在左轉時,胎꼠
Daniel avatar
By Daniel
at 2007-01-22T19:35
紋會被與運動方向"相反"的摩擦力拉往右邊
Zanna avatar
By Zanna
at 2007-01-24T17:57
可是下面那三張解釋前後輪滑移角的圖, 看起來像是地上往天
空看的圖耶....@_@
Harry avatar
By Harry
at 2007-01-24T20:10
下面那三張圖是從地上往天空拍沒錯,而中間那張圖如果要解
Catherine avatar
By Catherine
at 2007-01-29T15:02
釋成地上往天空拍,則原作者圖上給的條件就會產生一些矛盾
Caitlin avatar
By Caitlin
at 2007-02-01T10:40
我想如果圖下面 note 改為 "the car is turning right"
Rachel avatar
By Rachel
at 2007-02-05T18:19
然後其他條件照舊我原PO文上的解釋,就可以說是從地上往天
空拍
Dorothy avatar
By Dorothy
at 2007-02-09T20:52
再重看了一次, 同意Ciche21大大的說法, 從天空往地面拍
Enid avatar
By Enid
at 2007-02-10T07:37
只是覺得這邊出現slip angle是否代表輪胎已經抓不住地面了
才會出現輪胎方向與行進方向不同的情況呢?
Rosalind avatar
By Rosalind
at 2007-02-15T04:42
中圖是否可解釋成左轉的輪胎開始向右滑移了? 若是不滑移
是否slip angle = 0? 謝謝Ciche21大大的討論 :)
Anonymous avatar
By Anonymous
at 2007-02-16T13:47
先來把我剩下的東西翻完! 再找資料來跟你討論
Ursula avatar
By Ursula
at 2007-02-19T06:22
辛苦了...謝謝翻譯,moment of inertia就是所謂的轉動慣量

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By Sierra Rose
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