為什么有的車開起來就是穩(wěn)？

Author / 酷樂汽車

主銷偏距（Kingpin Offset）是車輛懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵參數(shù)之一。它在操控性、轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性以及輪胎磨損等方面發(fā)揮著重要作用。為了全面理解主銷偏距的作用，我們需要從其定義、類型、影響因素和應(yīng)用等方面深入探討。

主銷偏距（Kingpin Offset）指的是轉(zhuǎn)向主銷軸線（Kingpin Axis）與輪胎接地點(diǎn)（Contact Patch）的水平距離。

具體來說，它是主銷軸線（通常是通過轉(zhuǎn)向節(jié)球頭或轉(zhuǎn)向軸中心延伸的假想線）與地面交點(diǎn)到輪胎接地點(diǎn)（輪胎在地面上的中心點(diǎn)）之間的水平距離。

主銷偏距的值可以為正、負(fù)或零：

正偏距：當(dāng)主銷軸線位于輪胎接地點(diǎn)的外側(cè)時(shí)。

負(fù)偏距：當(dāng)主銷軸線位于輪胎接地點(diǎn)的內(nèi)側(cè)時(shí)。

零偏距：當(dāng)主銷軸線恰好通過輪胎接地點(diǎn)時(shí)。

主銷偏距的大小直接影響車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)的動(dòng)態(tài)特性，如轉(zhuǎn)向力矩（Steering Torque）、回正力矩（Self-Aligning Torque）和輪胎磨損等。

主銷偏距可以根據(jù)車輛狀態(tài)的不同，分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種類型：

靜態(tài)主銷偏距（Static Kingpin Offset）：指的是車輛靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)量的主銷偏距，通常用于評(píng)估車輛的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)向幾何和靜態(tài)轉(zhuǎn)向特性。

靜態(tài)主銷偏距受懸架設(shè)計(jì)、車輪尺寸及輪胎幾何特性的影響。

動(dòng)態(tài)主銷偏距（Dynamic Kingpin Offset）：指的是車輛行駛過程中由于懸架運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向角度變化導(dǎo)致的主銷偏距變化。動(dòng)態(tài)主銷偏距反映了車輛在不同駕駛條件下的轉(zhuǎn)向特性和穩(wěn)定性變化。

主銷偏距的大小受到多個(gè)因素的影響，包括但不限于：

懸架幾何設(shè)計(jì)：不同類型的懸架（如雙叉臂、麥弗遜式等）有不同的主銷軸線，導(dǎo)致不同的主銷偏距。

車輪尺寸和輪胎設(shè)計(jì)：輪胎直徑和寬度的變化會(huì)改變輪胎接地點(diǎn)的位置，從而影響主銷偏距。

輪轂偏距：輪轂的偏距改變了輪胎接地點(diǎn)與主銷軸線的相對(duì)位置，影響主銷偏距。

車身高度和懸架調(diào)校：車輛高度的變化（如通過懸架調(diào)校或車身載荷變化）也會(huì)影響主銷偏距。

主銷偏距在車輛行駛過程中對(duì)多個(gè)方面產(chǎn)生重要影響：

轉(zhuǎn)向力矩和手感：主銷偏距大小直接影響轉(zhuǎn)向所需的力矩。較大的主銷偏距增加轉(zhuǎn)向力矩，使方向盤手感沉重；較小的主銷偏距則使轉(zhuǎn)向更輕便。

轉(zhuǎn)向回正力矩：主銷偏距越大，轉(zhuǎn)向回正力矩越大，有助于方向盤在轉(zhuǎn)向后自動(dòng)回正，增強(qiáng)直線行駛穩(wěn)定性。負(fù)的主銷偏距通常減少回正力矩，使車輛在轉(zhuǎn)彎后更易保持在轉(zhuǎn)彎狀態(tài)。

輪胎磨損和操控性：較大的主銷偏距會(huì)在轉(zhuǎn)向時(shí)增加輪胎的側(cè)向力，導(dǎo)致不均勻磨損。適度的主銷偏距優(yōu)化輪胎接地面積，提升操控性和抓地力。

轉(zhuǎn)向力反饋：主銷偏距還影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力反饋，較大的偏距放大路面不平帶來的轉(zhuǎn)向力變化，增強(qiáng)駕駛的可控性和安全性。

在實(shí)際車輛設(shè)計(jì)中，主銷偏距的選擇需要平衡多個(gè)因素：

舒適性：家庭轎車通常選擇較小的主銷偏距，提供輕便的轉(zhuǎn)向感和舒適的駕駛體驗(yàn)。

運(yùn)動(dòng)性：高性能車輛選擇較大的主銷偏距，增強(qiáng)轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和路感反饋，適應(yīng)激烈駕駛。

安全性：優(yōu)化設(shè)計(jì)的主銷偏距提升車輛在不同路況和駕駛條件下的操控性和安全性。

案例：高性能跑車與主銷偏距

例如，保時(shí)捷911（參數(shù)丨圖片）中，主銷偏距的設(shè)計(jì)通常是正偏距。這樣設(shè)計(jì)的目的是提供精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)向反饋和穩(wěn)定性，特別是在高速過彎時(shí)，這種設(shè)定可以顯著提高車輛的可控性和駕駛樂趣。

同時(shí)，由于這些車輛通常搭載高性能懸架系統(tǒng)，如雙叉臂懸架，能夠更好地管理主銷偏距和輪胎接地，確保在激烈駕駛情況下輪胎磨損均勻。

主銷前傾角，是指轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中主銷軸線相對(duì)于垂直于地面的軸線的前后傾斜角度。

它描述了轉(zhuǎn)向軸向前或向后的傾斜程度，是懸架幾何中的重要參數(shù)，對(duì)車輛的操控性、轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和直線行駛性能有顯著影響。

正前傾角：主銷軸線頂部向后傾斜，通常用于大多數(shù)現(xiàn)代車輛，提供更好的方向穩(wěn)定性和自然回正的特性。

負(fù)前傾角：主銷軸線頂部向前傾斜，較少使用，因?yàn)樗鼫p少回正力矩，降低直線行駛穩(wěn)定性。

主銷前傾角對(duì)車輛的動(dòng)態(tài)性能和駕駛體驗(yàn)有重要影響：

增強(qiáng)直線行駛穩(wěn)定性：較大的正前傾角提高車輛在高速行駛時(shí)的方向穩(wěn)定性，減少駕駛員對(duì)方向盤的調(diào)整，提升駕駛舒適性和安全性。

改善轉(zhuǎn)向路感：增加主銷前傾角能夠提供更強(qiáng)的路感反饋，增強(qiáng)駕駛體驗(yàn)和操控感。

提升車輛操控性：提供更精確的轉(zhuǎn)向響應(yīng)，適用于快速轉(zhuǎn)向和激烈駕駛。

案例：運(yùn)動(dòng)型SUV與主銷前傾角

以寶馬X5 M為例，這款運(yùn)動(dòng)型SUV采用了較大的正前傾角。其設(shè)計(jì)目的在于提升高速穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向路感，使駕駛員在高速駕駛或激烈駕駛時(shí)能夠獲得精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)向控制和良好的車輛反饋。

與此同時(shí)，這種設(shè)定還能確保在車輛重心較高的情況下（典型的SUV特性）依然保持出色的操控性。

在設(shè)計(jì)車輛懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)，主銷前傾角的選擇需要考慮：

車輛用途：運(yùn)動(dòng)型車輛通常有較大的正前傾角，家庭用車可能選擇更適中的角度。

懸架類型：不同懸架（如雙叉臂、麥弗遜）對(duì)主銷前傾角的影響不同，懸架的幾何設(shè)計(jì)決定了主銷軸線的位置和角度。

輪胎和車輪設(shè)置：輪胎的尺寸、偏移量以及懸架的調(diào)整影響主銷前傾角的實(shí)際效果。

加大主銷前傾角在操控性、轉(zhuǎn)向性能和駕駛體驗(yàn)方面有多種優(yōu)劣勢(shì)：

# 優(yōu)點(diǎn)

增強(qiáng)直線行駛穩(wěn)定性：更大的回正力矩使車輛在直線行駛時(shí)更穩(wěn)定。

改善轉(zhuǎn)向路感：增強(qiáng)路感反饋，提高對(duì)車輛的可控性和安全性。

提升車輛操控性：提供更精確的轉(zhuǎn)向響應(yīng)，適用于快速轉(zhuǎn)向和激烈駕駛。

# 缺點(diǎn)

增加低速轉(zhuǎn)向阻力：轉(zhuǎn)向手感更重，增加駕駛員的操作負(fù)擔(dān)。

輪胎磨損加劇：增加側(cè)向力，導(dǎo)致輪胎磨損不均勻。

低速操控性變差：轉(zhuǎn)向響應(yīng)較慢，影響低速駕駛的敏捷性。

懸架設(shè)計(jì)復(fù)雜性增加：需要更加復(fù)雜的設(shè)計(jì)和調(diào)校，增加設(shè)計(jì)難度和制造成本。

盡管主銷前傾角對(duì)車輛的操控性有顯著的影響，但現(xiàn)代車輛設(shè)計(jì)通常都會(huì)在不同的使用條件下優(yōu)化這一參數(shù)。通過合理的設(shè)置，可以在高速穩(wěn)定性和低速操控性之間找到最佳平衡。

例如，高性能跑車和運(yùn)動(dòng)型轎車通常會(huì)使用較大的正前傾角來提高路感和穩(wěn)定性，而家庭轎車則可能會(huì)選擇更適中的角度，以平衡舒適性和操控性。

主銷偏距角是影響車輛轉(zhuǎn)向性能的重要參數(shù)，特別是在賽車中。不同類型的賽車如漂移車、場(chǎng)地賽車和拉力賽車，對(duì)主銷偏置角的設(shè)定要求有所不同。

漂移車

漂移車需要在過彎時(shí)保持側(cè)滑狀態(tài)，對(duì)主銷偏置角的設(shè)定主要影響轉(zhuǎn)向反應(yīng)、轉(zhuǎn)向角度和前輪抓地力。較大的負(fù)主銷偏距角有助于控制車尾的滑動(dòng)和增加轉(zhuǎn)向角度。

案例：日產(chǎn)Silvia

日產(chǎn)Silvia是經(jīng)典的改裝漂移車，它的主銷偏置角設(shè)計(jì)為較大的負(fù)偏置角。

這樣的設(shè)定使得車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)能夠保持更大的轉(zhuǎn)向角度和更好的抓地力，幫助駕駛員在漂移過程中更好地控制車輛。此外，較大的負(fù)偏置角還增強(qiáng)了方向盤的回正力矩，使漂移車在轉(zhuǎn)彎后能迅速回正，保持車輛的穩(wěn)定性。

場(chǎng)地賽車

場(chǎng)地賽車注重高速穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向精度。適度的正主銷偏置角提供足夠的回正力矩和優(yōu)化轉(zhuǎn)向力反饋，有助于提高高速行駛的穩(wěn)定性和輪胎磨損均衡性。

本田思域Type R

本田思域Type R是經(jīng)典JDM前驅(qū)車，很適合賽道。

其主銷偏置角設(shè)置為適度的正偏置角。這樣的設(shè)計(jì)提供了足夠的轉(zhuǎn)向回正力矩，確保車輛在高速過彎時(shí)保持穩(wěn)定。與此同時(shí)，這種設(shè)定還增強(qiáng)了方向盤的力反饋，使駕駛員能夠在激烈駕駛時(shí)更清晰地感知到車輛的動(dòng)態(tài)行為。

拉力賽車

拉力賽車需要應(yīng)對(duì)復(fù)雜的路況（如泥土、砂石、冰雪等），較大的正主銷偏置角提供更大的回正力矩，增強(qiáng)低速操控性和懸架響應(yīng)，有助于維持方向穩(wěn)定性。

斯巴魯翼豹

斯巴魯翼豹是一款經(jīng)典的拉力賽車，其懸架設(shè)計(jì)中采用了較大的正主銷偏置角。這樣的設(shè)定能夠提高車輛在各種復(fù)雜路況下的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和操控性，確保車輛在高低速轉(zhuǎn)彎時(shí)都能保持良好的抓地力和方向控制。

此外，較大的正偏置角還能夠幫助車輛在不平路面上更好地應(yīng)對(duì)懸架的快速運(yùn)動(dòng)，提高車輛的整體響應(yīng)性。

車輛主銷及其相關(guān)參數(shù)（如擦地半徑、變形杠桿、主銷內(nèi)傾角、主銷偏移、主銷前傾角）直接影響車輛的轉(zhuǎn)向性能。通過精確調(diào)整這些參數(shù)，工程師能夠根據(jù)車輛的用途和性能要求，優(yōu)化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提升車輛的操控性、舒適性和穩(wěn)定性。

擦地半徑

擦地半徑描述主銷軸線與車輪中心線在地面上的水平距離，影響轉(zhuǎn)向力矩和回正力。正擦地半提供直接的轉(zhuǎn)向反饋，適用于運(yùn)動(dòng)型車輛；負(fù)擦地半徑適用于前輪驅(qū)動(dòng)車型，增加低速駕駛舒適性。

變形杠桿

變形杠桿是車輪與地面接觸點(diǎn)和主銷軸線在地面上的交點(diǎn)之間的距離，影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的靈敏度和車輛的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。

主銷內(nèi)傾角

主銷內(nèi)傾角增加了車輛的轉(zhuǎn)向回正力矩，幫助提高直線行駛穩(wěn)定性，但需要平衡轉(zhuǎn)向回正力和輪胎磨損。

主銷偏移

主銷偏移影響轉(zhuǎn)向手感和回正力矩，正偏移增加回正力矩，提高車輛穩(wěn)定性；負(fù)偏移減少回正力矩，適用于輕便轉(zhuǎn)向。

主銷前傾角

主銷前傾角的調(diào)整直接影響轉(zhuǎn)向性能和駕駛體驗(yàn)，正前傾角增加回正力矩和轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，適用于高速行駛和高性能車輛。

Negative Caster（負(fù)主銷前傾角）、Scrub Radius（擦地半徑）和前輪 Camber Gain（前輪外傾角增益）是車輛轉(zhuǎn)向幾何中的三個(gè)重要參數(shù)，它們之間的關(guān)系在車輛的操控性和轉(zhuǎn)向響應(yīng)方面起著關(guān)鍵作用。

理解這些參數(shù)之間的交互作用，有助于優(yōu)化車輛的懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)。以下是它們之間的關(guān)系的詳細(xì)解釋：

1. Negative Caster（負(fù)主銷前傾角）

定義：負(fù)主銷前傾角是指主銷軸線相對(duì)于垂直線向前傾斜的角度。通常情況下，車輛懸架設(shè)計(jì)中更常用的是正主銷前傾角，而負(fù)前傾角在現(xiàn)代車輛中較為罕見。

影響：負(fù)前傾角會(huì)降低轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的回正力矩（Self-Aligning Torque），使車輛在轉(zhuǎn)向后更難自動(dòng)回正。這種設(shè)定通常會(huì)使轉(zhuǎn)向手感更輕，但也會(huì)減少直線行駛時(shí)的方向穩(wěn)定性。

2. Scrub Radius（擦地半徑）

定義：擦地半徑是主銷軸線與輪胎接地點(diǎn)在地面上的水平距離。正擦地半徑表示主銷軸線在輪胎接地點(diǎn)的內(nèi)側(cè)，負(fù)擦地半徑則表示主銷軸線在輪胎接地點(diǎn)的外側(cè)。

影響：擦地半徑影響轉(zhuǎn)向力矩和轉(zhuǎn)向反饋。較大的正擦地半徑通常增加轉(zhuǎn)向力矩，使轉(zhuǎn)向更沉穩(wěn)。負(fù)擦地半徑則相反，可能使轉(zhuǎn)向更輕便，但會(huì)影響車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)的穩(wěn)定性。

3. Camber Gain（外傾角增益）

定義：外傾角增益是指車輛在轉(zhuǎn)向或懸架運(yùn)動(dòng)時(shí)，輪胎的外傾角發(fā)生的變化。通常，車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)會(huì)產(chǎn)生正外傾角增益（外傾角變負(fù)），以增加輪胎的接地面積和抓地力。

影響：外傾角增益可以幫助在轉(zhuǎn)向過程中保持輪胎的最佳接地角度，提升抓地力，尤其是在高速轉(zhuǎn)彎時(shí)。

負(fù)主銷前傾角與擦地半徑的關(guān)系

負(fù)前傾角會(huì)將主銷軸線向前移動(dòng)，這會(huì)改變主銷軸線與輪胎接地點(diǎn)之間的相對(duì)位置，從而影響擦地半徑。

通常情況下，負(fù)前傾角可能會(huì)增加負(fù)擦地半徑的可能性，這意味著主銷軸線可能會(huì)更加偏向輪胎接地點(diǎn)的外側(cè)。這樣的變化可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更容易受到不平路面的影響，尤其是在制動(dòng)時(shí)，容易產(chǎn)生方向不穩(wěn)的現(xiàn)象。

如果擦地半徑變?yōu)樨?fù)值，轉(zhuǎn)向可能變得更輕便，但同時(shí)也可能導(dǎo)致車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)出現(xiàn)不穩(wěn)定性，尤其是在低速時(shí)，這種效果更為明顯。

負(fù)主銷前傾角與外傾角增益的關(guān)系

負(fù)前傾角通常會(huì)減少在轉(zhuǎn)向過程中外傾角的變化量。換句話說，負(fù)前傾角使得在轉(zhuǎn)向時(shí)，輪胎更難產(chǎn)生有利的外傾角變化（負(fù)外傾角增益），這可能會(huì)減少輪胎在轉(zhuǎn)彎時(shí)的接地面積，進(jìn)而降低轉(zhuǎn)向時(shí)的抓地力。

這種減少的外傾角增益可能會(huì)使車輛在高速轉(zhuǎn)彎時(shí)的抓地力下降，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向不足（Understeer）或輪胎過早失去抓地力。

擦地半徑與外傾角增益的關(guān)系

擦地半徑和外傾角增益之間并沒有直接的關(guān)系，但它們都影響轉(zhuǎn)向過程中輪胎的行為。擦地半徑的大小決定了轉(zhuǎn)向過程中車輪的橫向移動(dòng)和接地壓力的分布，而外傾角增益則影響輪胎的接地角度和接地面積。

如果擦地半徑過大或過小，可能會(huì)導(dǎo)致在轉(zhuǎn)向過程中外傾角增益無法充分發(fā)揮作用，因?yàn)檩喬サ慕拥匚恢煤徒嵌葧?huì)受到更多的影響，進(jìn)而影響抓地力和操控性。

負(fù)主銷前傾角與擦地半徑和前輪外傾角增益之間的關(guān)系密切且復(fù)雜。負(fù)前傾角通常會(huì)降低回正力矩和外傾角增益，可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抓地力下降。

而擦地半徑的大小直接影響轉(zhuǎn)向力矩和輪胎的接地特性，過大的正擦地半徑可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向沉重，而負(fù)擦地半徑可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向不穩(wěn)。

外傾角增益則主要通過優(yōu)化輪胎接地角度來提升轉(zhuǎn)向時(shí)的抓地力。

車輛主銷及其相關(guān)參數(shù)在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)中起到至關(guān)重要的作用。

通過合理的設(shè)計(jì)和調(diào)校，這些參數(shù)可以為不同類型的車輛提供優(yōu)化的操控性、轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和駕駛體驗(yàn)。工程師需要根據(jù)車輛的用途、設(shè)計(jì)理念和目標(biāo)市場(chǎng)，精確調(diào)整這些參數(shù)，以確保車輛在各種駕駛條件下都能表現(xiàn)出最佳性能。

了解主銷偏距及相關(guān)參數(shù)的作用，可以幫助車主選擇更適合自己駕駛風(fēng)格和需求的車型或改裝方案。

如果傾向于激烈的運(yùn)動(dòng)駕駛，較大正主銷前傾角和正主銷偏距的車輛，高性能跑車或運(yùn)動(dòng)型轎車，會(huì)帶來更好的操控體驗(yàn)。如果更注重日常駕駛的舒適性和輕便性，則可以選擇偏向于較小主銷偏距設(shè)定的一般轎車。

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