轉向反應之原理　（終） - 歐洲車

終於到了最後一章了，廢話不多說，趕快開始

翻譯開始
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7.前後重量分布所造成之非中性轉向

這裡我們將要討論重量偏前的車輛傾向轉向不足與重量偏後的車輛傾向轉向過度背後之原
理。

當一輛車子在過彎時，車體重心將受到離心力的作用，輪胎與地面的摩擦力將產生一個相
反向的力道來抵看離心力，因此車子能沒有側滑而保持過彎的狀態。(請見下圖)

http://www.autozine.org/technical_school/handling/tech_handling_6.htm

如果車子的前方重量較重，那麼重心亦將偏向前方，很明顯的前方的輪胎必需負擔較大的
離心力，因此輪胎需要產生較大的滑移角與較大的摩擦力來抵抗離心力，結果前輪的滑移
角將超過後輪的滑移角，則"轉向不足"的現象產生了。

相反的，車子後方較重的車輛將在後輪產生較大的滑移角，轉向過度因此產生，以同樣原
理我們可以知道，50/50前後車身配重的車輛將有中性的轉向傾向，這是我們最理想的操控
選擇，我們並不需要藉由車身配重來產生轉向過度，因為與後驅的動力轉向過度特性相比
，這裡其實是"不可控制的"。

這就是為什麼有時候我們會偏愛前置引擎後輪驅動車子(FR)的原因，其為最容易達到50/
50前後重量比的車型。

中置引擎的後驅車(MR)有著大約40/60稍為偏向後的重量分布，在這邊的考量下其實是較
不理想的，但不要忘記，他在轉向反應,轉向感受與動態平衡上的優勢(如忘記了，請看轉
向反應之原理 (1))即非常足以彌補他在此處的不足。

講到這邊，前置引擎前輪驅動的車(FF)應該是最糟糕的，而且糟很多，當全車重的機構包
括引擎,變速箱,差速器全部都放在前面時，前軸大約支撐了全車2/3的重量，這將造成嚴
重的轉向不足，而且前輪驅動所造成的轉向不足特性將使得情況變的更加嚴重，這使得FF
車必須在懸吊設計與轉向機構上下相當大的功夫以彌補其先天上的不足，但是事情總是有
妥協，舉例來說，Alfa GTV裝置了一組方向盤轉向角度僅2.2圈的超快速轉向機構來抵抗
轉向不足，這使得駕駛必須負擔更大的力道來轉彎，如果我們增加動力方向盤的輔助力道
，則轉向感受又會被模糊化，另一方面，多連桿(multi-link)的後懸吊也可能需要被採用
以彌補轉向不足的傾向，因為這類型懸吊能在過彎時提供比原本的麥弗遜柱(MacPherson
strut)懸吊更佳的幾何變化效果。

還有另一個問題困擾著Alfa的3.0 V6車型，由於此型車配置了更重的引擎在前面，使得其
操控性甚至比較慢且較便宜的2.0車型更糟糕! 這對於門市人員來說真是一個頭痛的問題。

但是! 再一次的我必須強調每件事情都有例外，特別是幾乎所有的量產車都還有其他的限
制因素存在(例如:包裝,價格需求等等)，當考慮到這些因素時，前置引擎前輪驅動(FF)車
型由於其低價格與省空間的優勢，其仍然為主要低價車型的大宗。

8.懸吊幾何所造成之非中性轉向

我們在之前的文章已經說過很多次懸吊幾何可以用來改變車輛的轉向特性，其通常用來彌
補重量分布不均,前驅,後驅所造成令人討厭的轉向傾向，現在我們簡單介紹一下其原理。

我們先來看看什麼叫"外傾角"(Camber)，這個角度對於轉向過度或轉向不足有決定性的影
響。

如下圖所示，如果輪胎胎面與路面不垂直時，輪胎即被傾斜了，如果輪胎是向內側傾斜則
通常我們稱之為"負"外傾角，如果輪胎是向外傾斜(如圖所示)，則稱之為"正"外傾角。

http://www.autozine.org/technical_school/handling/tech_handling_6.htm#Sus-Geo

當一個輪胎具有正外傾角時，由於輪胎具有彈性，所以輪胎將被重新朔型成一個類似圓錐
底部的樣子，試著想像傾倒的圓錐會以圓錐頂點為中心旋轉運動，如圖片中所示，而輪胎
就像是這個圓錐的一部分，現在你可以知道輪胎有轉向外側遠離車子的傾向。

如果車子左右兩邊的輪胎都有相同的正外傾角，那麼他們的轉向傾向剛好會互相抵消，因
此車子仍然會直線前進，但當車子轉彎時，重量的分布將轉向外側輪胎，這表示外側輪胎
的轉向傾向將變的比內側明顯，當外側輪胎為正外傾角時，輪胎會試著把車子往外拉，結
果轉向不足的現象因此產生了。相反的，如果兩邊的輪胎具有負外傾角，則車子將傾向轉
向過度。

對於FF車而言，我們能將前輪設定些許負外傾角來減少車輛轉向不足的傾向，相似原理，
較多的正外傾角則可以用在尾部很重的911上。

我們需要在車上使用正/負外傾角，但我們不希望當車子遇到路面顛簸時或入彎車身滾動
時外傾角被改變，否則車子的操控將變的不可預測或難以控制，因此我們喜歡採用的懸吊
型式為外傾角能隨所有的情況僅微幅的改變，在這樣的考量下，雙叉骨式懸吊(double
wishbones 又稱為雙A臂式懸吊)，特別是"不等長"且"不平行"的雙叉骨式懸吊最能勝任這
樣的工作，因此從跑車到Formula 1，幾乎所有高性能車種均採用的此懸吊型式。

9.轉向回饋與扭力轉向 (Steering Feedback and Torque Steer)

汽車的轉向系統必須回饋足夠的"感受"給駕駛，以讓駕駛可以知道當車子接近輪胎的過彎
極限時車子的狀態，另一方面，轉向系統亦需要有自我回復(self-returning)機制，而這
些感受,回饋,自我回復機制均為大王銷傾角(kingpin inclination),偏移值(offset),後
傾角(caster angle)之功用。(請見下圖)

http://www.autozine.org/technical_school/handling/tech_handling_6.htm#Feedback

越多的偏移值D，則越多的轉向自我回復產生，相同的越大的後傾角，則越多的自我回復
產生。

但如果是一輛前輪驅動的車子，偏移值D將造成扭力轉向的出現(註)，這是因為牽引力將會
試著把前輪的胎地接觸面中心往前拉，因此輪胎將會隨著大王銷軸在地面上的投影點旋轉
，而扭力轉向的力距為偏移值D與牽引力的乘積，因此扭力轉向的大小將與偏移值D成正比
，解決之道則是試著採用更斜的大王銷傾角，以讓偏移值D變小，這在雙叉骨式懸吊上相當
容易達成(如照片所示)，但在麥弗遜柱上卻難以做到，因其大王銷上還需提供彈簧與避震
阻尼的角色，如果我們將大王銷過度傾斜，則將會有太多的橫向外力經由彈簧與阻尼傳入
車內，因而造成震動或不穩定的現象發生。

註:扭力轉向是指大扭力前驅車，在大腳油門起步時，方向盤抖動之不穩定現象，上述偏移
　　值D僅是造成扭力轉向的原因之一，另一個較為人所知的原因是不等長傳動軸所造成的
　　，由於前驅車由差速器到左右輪的傳動軸不等長，造成左右扭力分配不均，方向盤因
　　此不穩，將較長的傳動軸切成兩段，一段用來延長差速器的輸出動力，另一段則與另
　　一輪的傳動軸一樣長，如此等長式傳動軸可以適當的改善扭力轉向的情況。

因此我們可以說麥弗遜柱懸吊並不適合前驅的大馬力車，Alfa Romeo 164就是一個例子，
其扭力轉向破壞了傑出的操控表現，不用納們的，其後繼車款166即改用雙叉骨式懸吊。

10.底盤剛性

最後一個改善操控的方法是增加底盤的強度，自從1980年代後期，我們看到新車的底盤剛
性已經增加許多，當新車上市時，汽車製造商總是喜歡宣稱其扭動剛性已經增加至少20%
，其部份原因為撞擊防護上的需要，而部份原因則是為了改善操控性。

考慮一輛有著非常軟弱底盤的車子，其在受力下非常容易扭曲或變形，如果我們在這台車
的懸吊上裝上較硬的彈簧與阻尼，則路面不規則所產生的衝擊將直接傳到底盤內，軟弱的
底盤將被扭動與彎曲，因此懸吊幾何將被改變，並產生非中性的轉向或其他非原始懸吊設
計準備處裡的問題，因此軟弱底盤的車子必須使用較軟的彈簧與阻尼。

但對於操控有利時，我們總是喜歡在舒適度許可的情況下，配備硬一點的彈簧與阻尼，因
此我們需要有較剛性的底盤，在採用硬懸吊時不會被扭曲或變形。

翻譯完畢！
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終於把所有有關操控與轉向的部分都翻譯完了
原本只是想翻看看，沒想到後才驚覺內容比想像中的多
不過總算是完成啦！



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