在冬季很多車友會遇到轉向異響的情況,尤其是剛開車低速大角度轉向時,吱吱吱的聲音聽上去很煩,但在行駛壹段時間後這個異響又會自動消失,感覺很詭異,那是不是我們的愛車出問題了?答案當然不是,這個是轉向機構先天的“缺陷”,下面我們就這個話題詳細聊壹聊。
汽車順暢轉彎全靠它:阿克曼機構
要回答為什麽會產生轉向異響,首先要引入壹個比較學術的概念,叫阿克曼機構,聽上去是不是很高大上。套用比較學術化的描述就是,阿克曼轉向幾何(Ackermann轉向幾何)是壹種為了解決交通工具轉彎時,內外轉向輪路徑指向的圓心不同的幾何學。明白了吧,是不是壹臉懵逼?
它的大概意思就是在車輛轉向的時候,前邊兩個車輪劃過兩條弧線,這兩條弧線肯定各有壹個圍繞運動的圓心,另外後邊的車輪沒有左右轉動,所以後邊兩車輪垂直於車輪軸線方向。而阿克曼機構就是為了讓前邊兩車輪圍繞同壹個圓心“畫弧線”,並且這個圓心要在後車輪軸線延長線上。如果實在理解不了,就對照文字看下圖。
沒阿克曼機構是不是不能轉向了?
按我們已有的想法,前邊兩個轉向輪不管是直線行駛還是轉彎,都不應該是平行的嗎,對吧。如果按照前輪永遠保持平行的說法,那麽負責轉向的桿件必須構成壹個平行四邊形(矩形),因為只有平行四邊形無論怎麽變化它的兩個對邊永遠是平行的。其實這樣也是可以轉彎的,但是車輪會發生小幅度滑移,而且桿件也要承受更大的力。
因為車輛正常轉彎都需要壹個指向彎道內測的向心力,這個向心力是由四個車輪與路面產生的摩擦力提供,而摩擦力的方向正好是轉彎弧線所指圓心的方向,以及後輪軸線延長線方向。團結力量大,只有四個車輪軸線盡量指向同壹個圓心,才能產生更大的合力,既轉向所需的向心力,轉彎才會更輕松、更順暢。
那麽如何才能讓前轉向輪的轉向弧線指向的圓心交匯到壹點,並且還要與後軸延長線(瞬時,因為車是運動的)相交呢?要實現這個就要讓彎道內測的車輪比外側的車輪轉向角度大大約2°-4°。這是聰明的德國車輛工程師"Lankensperger"於1817年提出的,之後由他的英國代理商Rudolph?Ackermann於1818年提出專利,最後就叫阿克曼機構。
按照阿克曼機構設計出來的轉向桿件(轉向導桿、轉向羊角、左右車輪轉軸連接線)連接形狀大概是個等腰梯形,這樣在轉彎的時候,可以保證車輛在轉彎的時候,彎道內測車輪的轉向角比外側車輪轉向角大壹點點。當然這個不只是組成壹個等腰梯形那麽簡單,轉向桿件的長短和傾斜角也是要計算進去的,所以轉向的調校是很復雜的。
最後
我們再回到文章最初的問題:冬季車輛轉彎轉向機構異響。因為冬季氣溫低,轉向桿件受熱脹冷縮影響,破壞了設計之初的阿克曼機構,所以在轉彎的時候,尤其大幅度轉向時,轉向桿件連接點之間會產生摩擦異響。如果看完全文還是不怎麽明白,那麽請收藏文章慢慢細品。還有轉向發生異響不要怕,不是愛車出了問題,等開壹會各部件筋骨活動開了就好了。
本文為汽車觀察家原創,如有抄襲將依法追究法律責任。
(運營人員:newbee)
本文來源於汽車之家車家號作者,不代表汽車之家的觀點立場。