為什么有的車開起來就是穩？

Author / 酷樂汽車

主銷偏距（Kingpin Offset）是車輛懸架和轉向系統設計中的關鍵參數之一。它在操控性、轉向穩定性以及輪胎磨損等方面發揮著重要作用。為了全面理解主銷偏距的作用，我們需要從其定義、類型、影響因素和應用等方面深入探討。

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

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

主銷偏距的值可以為正、負或零：

正偏距：當主銷軸線位于輪胎接地點的外側時。

負偏距：當主銷軸線位于輪胎接地點的內側時。

零偏距：當主銷軸線恰好通過輪胎接地點時。

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

主銷偏距可以根據車輛狀態的不同，分為靜態和動態兩種類型：

靜態主銷偏距（Static Kingpin Offset）：指的是車輛靜止狀態下測量的主銷偏距，通常用于評估車輛的基礎轉向幾何和靜態轉向特性。

靜態主銷偏距受懸架設計、車輪尺寸及輪胎幾何特性的影響。

動態主銷偏距（Dynamic Kingpin Offset）：指的是車輛行駛過程中由于懸架運動和轉向角度變化導致的主銷偏距變化。動態主銷偏距反映了車輛在不同駕駛條件下的轉向特性和穩定性變化。

主銷偏距的大小受到多個因素的影響，包括但不限于：

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

車輪尺寸和輪胎設計：輪胎直徑和寬度的變化會改變輪胎接地點的位置，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與主銷軸線的相對位置，影響主銷偏距。

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

主銷偏距在車輛行駛過程中對多個方面產生重要影響：

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

轉向回正力矩：主銷偏距越大，轉向回正力矩越大，有助于方向盤在轉向后自動回正，增強直線行駛穩定性。負的主銷偏距通常減少回正力矩，使車輛在轉彎后更易保持在轉彎狀態。

輪胎磨損和操控性：較大的主銷偏距會在轉向時增加輪胎的側向力，導致不均勻磨損。適度的主銷偏距優化輪胎接地面積，提升操控性和抓地力。

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

在實際車輛設計中，主銷偏距的選擇需要平衡多個因素：

舒適性：家庭轎車通常選擇較小的主銷偏距，提供輕便的轉向感和舒適的駕駛體驗。

運動性：高性能車輛選擇較大的主銷偏距，增強轉向穩定性和路感反饋，適應激烈駕駛。

安全性：優化設計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，保時捷911（參數丨圖片）中，主銷偏距的設計通常是正偏距。這樣設計的目的是提供精準的轉向反饋和穩定性，特別是在高速過彎時，這種設定可以顯著提高車輛的可控性和駕駛樂趣。

同時，由于這些車輛通常搭載高性能懸架系統，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，是指轉向系統中主銷軸線相對于垂直于地面的軸線的前后傾斜角度。

它描述了轉向軸向前或向后的傾斜程度，是懸架幾何中的重要參數，對車輛的操控性、轉向穩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，通常用于大多數現代車輛，提供更好的方向穩定性和自然回正的特性。

負前傾角：主銷軸線頂部向前傾斜，較少使用，因為它減少回正力矩，降低直線行駛穩定性。

主銷前傾角對車輛的動態性能和駕駛體驗有重要影響：

增強直線行駛穩定性：較大的正前傾角提高車輛在高速行駛時的方向穩定性，減少駕駛員對方向盤的調整，提升駕駛舒適性和安全性。

改善轉向路感：增加主銷前傾角能夠提供更強的路感反饋，增強駕駛體驗和操控感。

提升車輛操控性：提供更精確的轉向響應，適用于快速轉向和激烈駕駛。

案例：運動型SUV與主銷前傾角

以寶馬X5 M為例，這款運動型SUV采用了較大的正前傾角。其設計目的在于提升高速穩定性和轉向路感，使駕駛員在高速駕駛或激烈駕駛時能夠獲得精準的轉向控制和良好的車輛反饋。

與此同時，這種設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。

在設計車輛懸架和轉向系統時，主銷前傾角的選擇需要考慮：

車輛用途：運動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）對主銷前傾角的影響不同，懸架的幾何設計決定了主銷軸線的位置和角度。

輪胎和車輪設置：輪胎的尺寸、偏移量以及懸架的調整影響主銷前傾角的實際效果。

加大主銷前傾角在操控性、轉向性能和駕駛體驗方面有多種優劣勢：

# 優點

增強直線行駛穩定性：更大的回正力矩使車輛在直線行駛時更穩定。

改善轉向路感：增強路感反饋，提高對車輛的可控性和安全性。

提升車輛操控性：提供更精確的轉向響應，適用于快速轉向和激烈駕駛。

# 缺點

增加低速轉向阻力：轉向手感更重，增加駕駛員的操作負擔。

輪胎磨損加劇：增加側向力，導致輪胎磨損不均勻。

低速操控性變差：轉向響應較慢，影響低速駕駛的敏捷性。

懸架設計復雜性增加：需要更加復雜的設計和調校，增加設計難度和制造成本。

盡管主銷前傾角對車輛的操控性有顯著的影響，但現代車輛設計通常都會在不同的使用條件下優化這一參數。通過合理的設置，可以在高速穩定性和低速操控性之間找到最佳平衡。

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

主銷偏距角是影響車輛轉向性能的重要參數，特別是在賽車中。不同類型的賽車如漂移車、場地賽車和拉力賽車，對主銷偏置角的設定要求有所不同。

漂移車

漂移車需要在過彎時保持側滑狀態，對主銷偏置角的設定主要影響轉向反應、轉向角度和前輪抓地力。較大的負主銷偏距角有助于控制車尾的滑動和增加轉向角度。

案例：日產Silvia

日產Silvia是經典的改裝漂移車，它的主銷偏置角設計為較大的負偏置角。

這樣的設定使得車輛在轉向時能夠保持更大的轉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，較大的負偏置角還增強了方向盤的回正力矩，使漂移車在轉彎后能迅速回正，保持車輛的穩定性。

場地賽車

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

本田思域Type R

本田思域Type R是經典JDM前驅車，很適合賽道。

其主銷偏置角設置為適度的正偏置角。這樣的設計提供了足夠的轉向回正力矩，確保車輛在高速過彎時保持穩定。與此同時，這種設定還增強了方向盤的力反饋，使駕駛員能夠在激烈駕駛時更清晰地感知到車輛的動態行為。

拉力賽車

拉力賽車需要應對復雜的路況（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，增強低速操控性和懸架響應，有助于維持方向穩定性。

斯巴魯翼豹

斯巴魯翼豹是一款經典的拉力賽車，其懸架設計中采用了較大的正主銷偏置角。這樣的設定能夠提高車輛在各種復雜路況下的轉向穩定性和操控性，確保車輛在高低速轉彎時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對懸架的快速運動，提高車輛的整體響應性。

車輛主銷及其相關參數（如擦地半徑、變形杠桿、主銷內傾角、主銷偏移、主銷前傾角）直接影響車輛的轉向性能。通過精確調整這些參數，工程師能夠根據車輛的用途和性能要求，優化轉向系統的設計，提升車輛的操控性、舒適性和穩定性。

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，影響轉向力矩和回正力。正擦地半提供直接的轉向反饋，適用于運動型車輛；負擦地半徑適用于前輪驅動車型，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和主銷軸線在地面上的交點之間的距離，影響轉向系統的靈敏度和車輛的轉向穩定性。

主銷內傾角

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

主銷偏移

主銷偏移影響轉向手感和回正力矩，正偏移增加回正力矩，提高車輛穩定性；負偏移減少回正力矩，適用于輕便轉向。

主銷前傾角

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

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

理解這些參數之間的交互作用，有助于優化車輛的懸架和轉向系統設計。以下是它們之間的關系的詳細解釋：

1. Negative Caster（負主銷前傾角）

定義：負主銷前傾角是指主銷軸線相對于垂直線向前傾斜的角度。通常情況下，車輛懸架設計中更常用的是正主銷前傾角，而負前傾角在現代車輛中較為罕見。

影響：負前傾角會降低轉向系統的回正力矩（Self-Aligning Torque），使車輛在轉向后更難自動回正。這種設定通常會使轉向手感更輕，但也會減少直線行駛時的方向穩定性。

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的內側，負擦地半徑則表示主銷軸線在輪胎接地點的外側。

影響：擦地半徑影響轉向力矩和轉向反饋。較大的正擦地半徑通常增加轉向力矩，使轉向更沉穩。負擦地半徑則相反，可能使轉向更輕便，但會影響車輛在轉向時的穩定性。

3. Camber Gain（外傾角增益）

定義：外傾角增益是指車輛在轉向或懸架運動時，輪胎的外傾角發生的變化。通常，車輛在轉向時會產生正外傾角增益（外傾角變負），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，尤其是在高速轉彎時。

負主銷前傾角與擦地半徑的關系

負前傾角會將主銷軸線向前移動，這會改變主銷軸線與輪胎接地點之間的相對位置，從而影響擦地半徑。

通常情況下，負前傾角可能會增加負擦地半徑的可能性，這意味著主銷軸線可能會更加偏向輪胎接地點的外側。這樣的變化可能會導致轉向系統更容易受到不平路面的影響，尤其是在制動時，容易產生方向不穩的現象。

如果擦地半徑變為負值，轉向可能變得更輕便，但同時也可能導致車輛在轉向時出現不穩定性，尤其是在低速時，這種效果更為明顯。

負主銷前傾角與外傾角增益的關系

負前傾角通常會減少在轉向過程中外傾角的變化量。換句話說，負前傾角使得在轉向時，輪胎更難產生有利的外傾角變化（負外傾角增益），這可能會減少輪胎在轉彎時的接地面積，進而降低轉向時的抓地力。

這種減少的外傾角增益可能會使車輛在高速轉彎時的抓地力下降，導致轉向不足（Understeer）或輪胎過早失去抓地力。

擦地半徑與外傾角增益的關系

擦地半徑和外傾角增益之間并沒有直接的關系，但它們都影響轉向過程中輪胎的行為。擦地半徑的大小決定了轉向過程中車輪的橫向移動和接地壓力的分布，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，可能會導致在轉向過程中外傾角增益無法充分發揮作用，因為輪胎的接地位置和角度會受到更多的影響，進而影響抓地力和操控性。

負主銷前傾角與擦地半徑和前輪外傾角增益之間的關系密切且復雜。負前傾角通常會降低回正力矩和外傾角增益，可能導致轉向系統的穩定性和抓地力下降。

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

外傾角增益則主要通過優化輪胎接地角度來提升轉向時的抓地力。

車輛主銷及其相關參數在轉向系統設計中起到至關重要的作用。

通過合理的設計和調校，這些參數可以為不同類型的車輛提供優化的操控性、轉向穩定性和駕駛體驗。工程師需要根據車輛的用途、設計理念和目標市場，精確調整這些參數，以確保車輛在各種駕駛條件下都能表現出最佳性能。

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

如果傾向于激烈的運動駕駛，較大正主銷前傾角和正主銷偏距的車輛，高性能跑車或運動型轎車，會帶來更好的操控體驗。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定的一般轎車。

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