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車輪外傾趨勢作用解析

2020-03-04 21:44:13·  來源：IND4汽車人  
　
作為底盤工程師車輪外傾，這不是陌生概念，而且解釋起來也很容易。車輪縱向平面與地面垂線之間的夾角a,就是所謂的外傾角 Camber. 而外傾有正負(fù)之分，圖示狀態(tài)為
作為底盤工程師 ‘車輪外傾’，這不是陌生概念，而且解釋起來也很容 易。 車輪縱向平面與地面垂線之間的夾角a,就是所謂的外傾角 Cambe r. 而外傾有正負(fù)之分，圖示狀態(tài)為負(fù)的外傾，相反，如果上大下小，則為正的外傾。
概念雖然很簡單，但這不是我 們今天討論的重點(diǎn)，因?yàn)槲覀冊谠O(shè)計(jì)中所定義的Camber都是在一個(gè)特定位置的值，但車輪的位置卻是隨時(shí)變化的。
隨著車輪的上下跳動(dòng)，外傾的變化時(shí)是什么趨勢，為什么要設(shè)計(jì)成這樣？這才是我們今天的重點(diǎn)。
當(dāng)前的設(shè)計(jì)，通常Camber 隨著車輪的向上跳動(dòng)，其負(fù)值傾向加劇，如上圖所示。 今天我們就來分析討論一下，為什么要這么設(shè)計(jì)，老規(guī)矩，看圖說話。
1. 輪距的變化，我們以雙橫臂懸架為例，進(jìn)行解釋。 如下圖所示，如果車輪跳動(dòng)時(shí)保持外傾不變（平行跳動(dòng)），就是平行跳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)這種軌跡并不困難，只要懸架擺臂符合平行四邊形原則即可。
上下擺臂的擺動(dòng)類似畫圓弧。 很自然的，相同輪胎上下跳動(dòng)量。 擺臂越短，引起的輪距變化越大。 而我們所追求的是輪胎跳動(dòng)不要引起輪距變化。 但這里擺臂又不可能做到無限制的長，所以靠擺臂的長度來改變保持輪距有一定局限性。
如果我們換一個(gè)方法，將擺臂設(shè)計(jì)成不等長，且不平行結(jié)構(gòu)，如下圖所示。
上臂短而下臂長，在上跳過程中，上點(diǎn)向內(nèi)走的更多，所以車輪整體呈現(xiàn)負(fù)外傾趨勢，同時(shí)由于負(fù)外傾的影響，輪胎下邊緣將會(huì)向外移動(dòng)，這反而補(bǔ)償了跳時(shí)，車輪向內(nèi)移動(dòng)引起的輪距收縮。 所以第一個(gè)作用，負(fù)外傾趨勢可以抵消車輪輪距的變化，而這一變化的實(shí)現(xiàn)是依靠懸架擺臂的位置、尺寸設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的。
2. 車輪接地質(zhì)量的變化，上面討論是沒有車身側(cè)傾參與的輪胎平行跳動(dòng)，比如過減速帶的工況。 實(shí)際上，車輛彎道內(nèi)，由于離心力的作用，車身發(fā)生了側(cè)傾，此時(shí)外側(cè)的車輪也相當(dāng)于上跳，而內(nèi)側(cè)的車輪相當(dāng)于下跳。 在這時(shí)候車輪外傾變化的影響就更大了。
如下圖所示，如果上下擺臂等長的平行四邊形結(jié)構(gòu)。 車輪側(cè)傾角度將與車身一直，輪胎與地面之間的夾角（正外傾）導(dǎo)致輪胎-地面之間的壓力分布更加不均，同樣的，由于輪胎下邊緣向內(nèi)的滑動(dòng)，還會(huì)導(dǎo)致輪距的變化。
不等長擺臂非平行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，則是另外一種結(jié)果。
不等長設(shè)計(jì)帶來的負(fù)外傾變化趨勢，在車身側(cè)傾時(shí)（彎道），由于車輪負(fù)外傾的趨勢，可以補(bǔ)償整車側(cè)傾帶來的車輪外傾變化，結(jié)果就是車輪與地面的夾角并沒有發(fā)生多大變化，同樣的附著壓力分布質(zhì)量也沒有太大變化，同時(shí)輪距的變化也被很好的補(bǔ)償了。
3.  抵抗側(cè)向力，其實(shí)對于側(cè)向力的抵抗能力來說，負(fù)的車輪外傾比正的外傾要強(qiáng)，這一點(diǎn)非常的明確了，類似的應(yīng)用比如下圖中的拔河。
反應(yīng)到車輪上，則是負(fù)外傾能抵抗的側(cè)向力更大
所以我們也能看到一些改裝車為了后輪更好的抓地力，甚至將外傾設(shè)置到了一個(gè)夸張的地步，也就是所謂的‘爆龜’輪轂在加寬輪距的同時(shí)，還要調(diào)整車輪定位參數(shù)，讓它具有非?？鋸埖囊粋€(gè)外傾值。
 
通過分析，我們知道了，車輪的負(fù)外傾運(yùn)動(dòng)趨勢可以帶來三個(gè)好處，1補(bǔ)償輪距變化，2抵抗車身側(cè)傾變化，3更好的抵抗側(cè)向力。
以上的結(jié)論都是定性的結(jié)論，當(dāng)真正到了工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們還將以來多體動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行一輪又一輪的模型優(yōu)化來最終確定出懸架各部件的硬點(diǎn)（鉸接點(diǎn)）。
但對于一般乘用車，我們完全沒有必要將輪胎外傾設(shè)定在一個(gè)夸張的數(shù)值，因?yàn)檫^大的外傾對輪胎磨損、軸承載荷等等都會(huì)帶來不利的影響，所以我們一般看到的乘用車靜態(tài)情況下，我們幾乎看不出它有外傾的存在。
 
 
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