Author / 老吳
今天這篇文章老吳為大家介紹一下Track Car以及賽車的四輪定位知識,大家可以根據這些內容調整自己車上的四輪定位數據。
四輪定位為什么重要?
一臺車的全部抓地力都來自于4(或更多)條輪胎,那么這四個輪胎的相對于車身的位置和指向就對于車身動態產生著決定性的影響。
同樣一臺車上,只通過改變四輪定位的設置就可以讓這臺車的駕駛體驗和抓地力極限截然不同。
我們再拿同一臺車舉例,使用場景和工況發生改變時,最適合的四輪定位設置也要相應改變。即使都是在賽道上駕駛,四輪定位也應該根據賽道場地,天氣情況,比賽規則等等做出調整,來保證車輛處于較為有優勢的狀態。
哪怕以上全部變數都是確定的,在同一天,同一個賽道,不同的駕駛員對于四輪定位的偏好也大有不同。
綜上所述,四輪定位是非常重要的,但同時這是一個經常需要改變的數據,而且有一定的主觀因素。
所以不要以為根據某某論壇或視訊中某某“大神”的數據來調你自己的車就可以了,四輪定位這件事并非一次就能完成,是時間的積累和反復調整的一個過程,而#teamWUSH的目標是可以讓你理解這個過程,運用這些知識來調整你自己的車子,讓它變成你心目中的“理想狀態”。
如果你的用車目的就是日常代步,偶爾跑跑山或跑個賽道日,那么老吳建議你按照原廠推薦的數據去做四輪定位就可以了。
去的時候一定要看最終調整好的數據,因為老吳發現在大陸有不少店家不但不給四輪定位前后對比的數據單,甚至會根本沒有做好就直接讓你結賬了。
大多數駕駛員只要開車的時候方向盤不是歪的,就不會發現四輪定位的問題,那么這種坑人的店家就蒙混過關了。
四輪定位有哪些數據?
文章篇幅的限制,這里我們只討論Camber、Caster和Toe,這三個是四輪定位中的核心數據,其中Caster是通常無法調節或調節范圍非常小的,且其對于車輛的動態表現都要相對于Camber和Toe更小。
所以通常Caster在設定好之后是不會根據賽道或天氣等去調整的。
下面簡單帶大家回顧一下Camber、Caster和Toe都是什么,欲知更詳細的內容可以跟老吳私聊。
Camber Angle外傾角
外傾角是指從車頭往車尾方向看,車輛的垂直(y)軸與車輪垂直軸的夾角,它是懸掛和轉向系統設計中的重點之一。
車輪頂端與車輛垂直軸的距離比車輪底部與其的距離更大時,為正外傾角Positive Camber,反之則為負外傾角Negative Camber。
通常在賽車上我們會看到比較明顯的負傾角,如此設定是為了增強車輛在過彎時的抓地力。
那么為什么負傾角有助于提高側向G值呢?
我們先介紹一個概念叫做Contact Patch輪胎接觸面,也就是每個輪胎與路面接觸的面積,在車輛行進過程中,這個面是在持續變化的。
車輛過彎時,外側車輪的負載會增加,且車身會有一定幅度的側傾。如果此時可以讓外側車輪的輪胎接觸面最大化,那么就可以提高抓地力,從而提高側向G值極限。
通常情況下,車輪會隨著車身側傾也向外傾斜(但相對幅度較小),此時輪胎的接觸面積就會變小。我們通過增加負傾角就可以在這種情況下有所彌補,增加過彎時的輪胎接觸面積。
這里我再提一句懸掛設計,由于SLA懸掛的天生優勢,在過彎時外側車輪可以“自動產生較多的動態負傾角”,所以通常這種車型無需設置很大的負傾角。
大多數采用麥佛遜懸掛的車型在過彎時輪胎接觸面減少得非常明顯,所以需要更多的負傾角來彌補。
既然負傾角能提高側向G值,那么是越多越好嗎?
當然不是,在賽車設定、上至汽車產業中,所有的調整都是妥協。
過大的負傾角(Hellaflush咱們就不說了)會對抓地力有極大的負面影響,一方面在過彎時無法讓Contact Patch最大化,減少了(機械)抓地力。
另一方面,在直線中的輪胎接觸面有很大的損失,無論是對于加速還是減速,都有不良的影響。還有就是輪胎偏磨,這也是肯定的。
上面說得很簡單,很多東西都是理想化的,在實際中考慮的動態因素要多得多,包括胎壓、懸掛幾何、車身高度、壓縮阻尼等等,都覆蓋了我就可以出書了,在此不贅述。
正外傾角和不等外傾角在汽車運動中的運用我們暫時跳過。
Caster Angle(Kingpin Angle)主銷后傾角 (僅限轉向輪)
主銷后傾角的概念理解起來稍微有點難度,特別是主銷(Kingpin)這個零部件在現代家用汽車中已經消失了,但主銷后傾角的概念還是很重要的。
主銷軸線可以理解為轉向軸線,汽車的轉向輪在轉動時并不是沿著垂直(y)軸旋轉的,而是沿著轉向軸線,這個軸線的角度主要取決于羊角、控制臂和塔頂的相對位置。
本來就比較抽象的概念,通過我的中文表達,成功地變得更抽象了。
那么我給大家舉個簡單的例子:超市的購物車前輪。我們先不討論大陸有些超市的四輪轉向的高級購物車,大家回憶一下只有前輪轉向的購物車。
它的轉向軸線實際上在輪子中心垂直軸的前面,汽車也是一樣,只不過汽車的主銷軸線通常不是像購物車那樣垂直于地面的,而且帶有一定向后仰的角度。
這個角度,就是主銷后傾角,而這個主銷軸線的延長線與地面交叉的位置也在車輪垂直軸的前面,此時為正主銷后傾角Positive Caster,反之為負。
現代的量產車和賽車都帶有比較大的正主銷后傾角,區別就是量產車的不可調,賽車可以根據不同賽道和駕駛員的需求調整。
Positive Caster的作用是它在車輛前進的過程中可以提供“自動回正力”,如同向前推動購物車時轉向輪可以自動回正。
在量產車上,這種“自動回正力”可以幫助增加車輛的直線穩定性,換句話說就是不容易自己跑偏,可以算作是主動安全的一種提升。
正主銷后傾角是在20世紀60年代才得到普及的,當然那個時候大陸還沒有私家車,所以絕大多數人會覺得汽車方向盤的“自動回正力”是所有車都有的。
在賽車上,通常會出現+7度以上的Caster,其目的是將轉向時的Camber gain最大化。
這也是說在靜態設置好的負外傾角之外,在彎道中還可以通過轉向角度來給外側車輪更多的負外傾角(減少內側車輪的負外傾角)來把輪胎接觸面積最大化,從而壓榨更多的抓地力。
主銷后傾角越大,轉向需要的力矩就更大,也就是說打方向盤就更費力。
在現今的量產車上,經過轉向助力的掩蓋,這種“缺點”已經很不明顯了,轉向力矩經常可以通過電機來調節。這種讓女生可以覺得“方向盤很輕”的科技實際上源于賽車。
由于賽車巨大的Caster和本身就很高的機械抓地力,再加上下壓力的負載,配合上直徑本身就很小的方向盤,讓開賽車成為了一件很累的事,所以轉向助力在賽車上比一般人想象得更加重要。
以后有人跟你說賽車上是沒有轉向助力的,你就知道他是胡說八道了(除非他說的是卡丁車或很輕的較低水平賽車,90年代的Formula 1都開始有助力了)。
Toe Angle束角
束角是在四輪定位過程中最后一個調整的東西,因為調整束角對于外傾角和主銷后傾角的影響是很小的,而調整另外兩項時對于束角的影響是很大的。
束角是指俯視車輛且車頭朝上時,輪胎指向的延長線與車輛中心垂直軸的夾角。如果輪胎接近車頭的一端比遠離車頭的一端距離更近(內八字),則此時為Toe In正束角,反之(外八字)則為Toe Out負束角。
我認為束角是對于車輛動態最容易產生影響的一項,只要束角一偏,駕駛員是很快可以發現,所以量產車的束角也通常都是可調的(一體橋除外)。
束角的設定是非常復雜的,不但因車而異,而且因人而異。
通常來講,對于一臺后驅車來說,前束角設置成微負Toe Out有助于提高直線穩定性,設置為0或者微正Toe In則有助于提高轉向反饋。
此時還要考慮很多動態因素,例如剎車時控制臂襯套的扭曲對于四輪定位產生的影響,是否需要通過調整束角來補償等等。還是那句話,如果你的車要上街的話,按照原廠給的官方數據調,準沒錯。
還有就是,無論你是Toe In還是Toe Out,你的輪胎磨損速度都是要加快的。
如果你對四輪定位真的很著迷,而且你就要打造一臺跑賽道的車或賽車,那么我建議你可以從前后0束角作為起點,根據實際情況做好記錄再調整,但我提醒你,這同樣是一個沒完沒了的過程。
你每更換一個懸掛零件都會對四輪定位的(動態)數據產生或多或小的影響,所以真的奉勸你沒事兒別瞎調。
還有一種人,為了“降低重心”,跑賽道的時候去現場通過絞牙把車身高度降低了,然后四輪定位數據就全跑了,自己還特開心。希望你別成為這樣的人!
Racing Secret
自從2014年我開始賽車以來,我的S197X前束角一直為0,后面是一體橋所以束角傾角都不可調,也都是0。
但這也沒阻止我們在全美破紀錄,拿冠軍,所以除非你的四輪定位數據真的離譜,通常可以從駕駛員自身找突破口來提高成績。
Driver mod is the best mod you can do to your car.
小結
四輪定位還有很多內容沒有跟大家講完,但為了控制篇幅,我們這次先講到這里。滾動中心,Bump Steer,Thrust Angle等等更多內容我們以后再表。
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