由于轮胎的侧偏特性受到地面切向反作用力的影响,所以操纵稳定性与传动系统有密切的关系。
1.地面切向反作用力与汽车的稳态转向特性
对于前驱动汽车,驱动力对转向特性的影响表现在如下方面:
①汽车在弯道上以大驱动力加速行驶时,前轴垂直载荷明显减轻,后轴垂直载荷相应增大。在一般载荷范围内,轮胎侧偏刚度随载荷的增大、减少而增减(图6-37),因此,加速时前轴侧偏角增大,后轴侧偏角减小,汽车有增大不足转向的趋势。
②车轮驱动时,随着驱动力的增大,同一侧偏角下的侧偏力下降(图6-10)。因此,汽车在弯道上加速行驶时,为了提供车辆所要求的侧偏力,前轮侧偏角必然增大。这是前驱动汽车有不足转向趋势的另一个原因。
③汽车处于弯道行驶时,车厢侧倾。由切向反作用力Fx和驱动转矩Tt引起的左右前轮绕主销的力矩Tk发生变化。作用于外侧车轮的Tk减小,而作用于内侧车轮的Tk增大。这两个力矩之差使前轮受到使转向角变小的力矩。由于转向杆系等处的弹性,前轮产生了相应的不足变形转向角,增大了汽车的不足转向趋势。
④随着驱动力的增大,轮胎回正力矩亦有所增大(图6-27),这也增大了不足转向趋势。
综上所述,驱动力的作用是增大前驱动汽车的不足转向趋势。
显然,当用发动机进行制动时,上述①、③、④项的影响将使汽车有增大过多转向的趋势。因此,大功率前驱动汽车在急加速过程中,若突然松开加速踏板,汽车的转向特性有时会发生明显的变化,甚至成为过多转向。因此,汽车有时会出乎意料地突然驶向弯道内侧,发生所谓“卷入”现象。可以通过采用自动变速器、有限差速作用差速器(ISD)和使驱动轮在制动时能产生不足变形转向的悬架来减少、消除卷入现象。
后轮驱动汽车在进行发动机制动时,由于制动力的作用增大了后轴侧偏角,产生了过多转向的趋势,加上其他因素的综合影响,后轮驱动汽车也常有“卷入”现象。
制动力对轮胎侧偏特性的影响与驱动力相仿。
2.调控地面切向反作用力以改善汽车的转向特性
既然地面切向反作用力影响着轮胎的侧偏特性,因而可以通过调控地面切向反作用力,使轮胎侧偏特性改变有利于改善汽车的转向特性。(www.daowen.com)
不同驱动形式的汽车在低附着系数(冰雪)路面上以一定初速度作圆周行驶时,固定转向盘转角,然后以不同纵向加速度加速行驶1s后,其横摆角速度的变化曲线如图6-38所示。结果表明:前轮驱动汽车有强不足转向特性;而后轮驱动汽车有过多转向特性,前、后轮驱动力等分的四轮驱动汽车的横摆角速度则没有明显变化,即有不足转向特性。这说明:如采用电子控制的方式控制四轮驱动汽车前、后驱动轮上驱动力分配的比例,就可以改变汽车的转向特性,控制汽车的曲线运动。
同理,若改变制动力在前、后轴上的分配比例,同样可以起到控制汽车曲线运动的作用。由于现在已广泛装用防抱死制动系统(ABS),因而改变每个车轮的制动力要比改变驱动力方便得多,利用改变制动力的方法控制汽车曲线运动更易实现。
切向反作用力控制可分为以下三种类型。
(1)总切向反作用力控制
防抱死制动系统(ABS)的工作基于总制动力控制,用以抑制过大的制动力,保证较佳的滑动率,提高制动时的方向稳定性。车轮驱动时也会出现滑转,滑转率过大时,同样会丧失侧向稳定性。不少汽车也采用限制总驱动力的“驱动控制系统(TCS或ASR)”,以提高驱动时汽车的方向稳定性。
(2)前、后轮间切向力分配比例的控制
如图6-39所示,通过改变前、后轮间切向力分配比例可以改变汽车转向特性。日产公司研制了总是保持“中性转向”特点的电子控制前、后驱动力分配系统(ETS),汽车转弯行驶时,行驶路径接近原来的圆周,驾驶人容易判断其行驶路径,具有较好的操纵稳定性。
(3)内、外侧车轮间切向力分配的控制
图6-39 不同驱动形式汽车在弯道上加速行驶时横摆角速度变化的比较
内侧车轮与外侧车轮间装有普通差速器的汽车,其内侧、外侧车轮分配到的驱动力相等,驱动力的合力在汽车纵向轴线上。若采用可以改变内、外侧驱动力分配比例的传动系统,由于改变了内、外侧驱动力分配的比例,其受力情况相当于在装有普通差速器的汽车上再施加一定数值的横摆力偶矩,所以这种驱动力的控制方式常称为横摆力偶矩控制。
改变前、后轮间驱动力分配比例,对汽车施加横摆力偶矩后,前、后车轮所受到的地面侧向反作用力(侧偏力)发生了变化,前、后车轮所产生的侧偏角也发生了变化,因而改变了汽车的稳态转向特性及汽车的稳态行驶路径。
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