为什么前桥载荷越大，不足转向特性越大？轮胎侧向刚度和悬挂结构的影响

汽车在稳态转弯时，前后轮绕虚拟中心转动，形成通道圆。不足转向特性指方向盘转动一定角度时，转弯半径比理论半径大。汽车设计时，通常设置轻微不足转向特性，以提高车辆可控性。实际转弯半径与理论半径的偏差，主要受轮胎侧向刚度和悬挂结构影响。轮胎侧向刚度与扁平比有关，扁平比越小，侧向刚度越大。前后轮使用不同扁平比的轮胎，可调整侧向变形量，改善转向特性。悬挂结构影响轮胎与地面接触，进而影响侧向形变量。双叉臂和多连杆悬挂结构较好，麦弗逊悬挂在高速过弯时易导致推头。后轮随动或主动转向，可提高操稳性。前驱车因驱动单元在前，质心靠前，通常具有不足转向特性。追求前后轮配重平衡，可改善转向特性。跑车和豪华车通过使用不同扁平比轮胎，实现中性转向。总之，前桥载荷越大，前轮侧向力和变形量越大，导致不足转向特性。通过优化轮胎侧向刚度和悬挂结构，可提高车辆的操纵稳定性。看完本文，你应该对前轴载荷与不足转向特性的关系，以及如何改善车辆操纵稳定性有了更深入的理解。汽车稳态转弯时，前后轮绕虚拟中心转动，形成通道圆。不足转向特性指方向盘转动一定角度时，转弯半径比理论半径大。汽车设计时，通常设置轻微不足转向特性，以提高车辆可控性。实际转弯半径与理论半径的偏差，主要受轮胎侧向刚度和悬挂结构影响。轮胎侧向刚度与扁平比有关，扁平比越小，侧向刚度越大。前后轮使用不同扁平比的轮胎，可调整侧向变形量，改善转向特性。悬挂结构影响轮胎与地面接触，进而影响侧向形变量。双叉臂和多连杆悬挂结构较好，麦弗逊悬挂在高速过弯时易导致推头。后轮随动或主动转向，可提高操稳性。前驱车因驱动单元在前，质心靠前，通常具有不足转向特性。追求前后轮配重平衡，可改善转向特性。跑车和豪华车通过使用不同扁平比轮胎，实现中性转向。总之，前桥载荷越大，前轮侧向力和变形量越大，导致不足转向特性。通过优化轮胎侧向刚度和悬挂结构，可提高车辆的操纵稳定性。

先看一个汽车转弯半径和通道圆的图。

汽车稳态转弯的时候，相当于汽车前后轮在绕虚拟中心转动。汽车最内和最外侧轮廓线会画成一个圆环，也就是通道圆。国标一般是要求道路的通道圆外圆直径25米，内圆直径10米。所有车辆都必须在这个圆环内稳住方向盘平稳行驶。

再说不足转向和过度转向。正常来说，方向盘转动的角度值应该和转弯半径是一一对应的。但是实际情况中，往往存在偏差。当方向盘转动一定角度时，转弯半径比理论半径大，这个时候就是不足转向特性；反之，比理论半径小，就是过度转向特性；最好的情况是没有偏差，则为中性转向。

汽车设计时，一般为了安全考虑，都是尽可能将车辆设置成轻微不足转向特性。不足转向，驾驶者可以主动修正方向盘，多转一点角度，让车辆保持可控状态；而过度转向特性，车辆就比较不可控，容易引发事故(也有人利用过度转向的特性来实现漂移)。当然，最好是能够把车辆设计成中性转向，方向盘指哪打哪。

为什么实际转弯半径与方向盘转角值对应的理论转弯半径有偏差？这里头肯定有内鬼在使坏。

内鬼是谁？是轮胎侧向刚度和悬挂结构(摆臂、连杆、弹簧、减震器)捣的鬼。

1.轮胎侧向刚度

车辆匀速转弯时，车辆由于离心作用，会被离心力向外侧抛出，这个时候必须由轮胎与地面摩擦的侧向力来平衡，否则车就飞了。

受到侧向力，轮胎必定会发生侧向形变，变形量与侧向力的大小和轮胎的侧向刚度相关。

侧向力与什么相关呢？继续看第一张图，车辆在转弯时，前后轮的侧向力对整车质心(在地面处的垂直投影点)的力矩应该平衡，否则车辆会发生相对于质心的横摆。

✔质心越靠前，前轮侧向力臂(到质心)比后轮短，前轮的侧向力比后轮的大，如果前后轮胎规格一样，且轮胎侧向刚度一样，那前轮胎的侧向变形量就会比后轮胎的大，车身姿态发生偏转，偏转方向为前轮向外侧、后轮向内侧，车辆的转动半径会变大，对了，这就是不足转向，也就是所谓的推头。也可以用圆规画圆来理解，车辆转弯半径的虚拟中心为圆心，到整车质心的距离为半径画圆，再把前轴横向(Y向)中心点和后轴横向中心点连起来分别与整车质心连起来；再加一个转动自由度，前轴横向中心点和后轴中心点的连线可以绕整车质心转动；画圆会得到三个圆。假定车辆右转弯，当质心靠前时，可以理解为，前后轴中心点在绕虚拟中心画圆环，与此同时还在绕质心逆时针偏转了一个角度，让圆环的外圆变大内圆变小。

✔反之，若质心靠后，且前后轮胎一样，后轮侧向变形量比前轮大，转动半径会变小，这就是过度转向。

✔如果重心刚好在前后轴正中心，那完美了，这就是中性转向。

故好多车都追求前后轮配重50:50，就是这么来的。(实际上现在很多超跑已经在追求47:53)

再回过头来说前驱车和后驱车，前驱车驱动单元在前，质心靠前，所以通常都会有转向不足的特性，推头或多或少都有。(前驱车前轴重量控制在60%已经算是不错了，当然像马自达这样把前驱车座舱后移来实现前后轴重量尽可能平衡，这种玩法真的需要巨大的勇气，结果就是——操控好，空间小)

轮胎侧向刚度与轮胎扁平比有非常大的关联，扁平比越小轮胎侧向刚度越大。豪华车和跑车还有另一个法宝，就是前后轮使用不一样的轮胎，也就是扁平比不一样，来调整前后轮的侧向变形量。跑车一般是重心靠后，后轮侧向力大，后胎明显比前胎宽，让车辆尽可能呈现中性转向。商用车，就比较简单粗暴，后轮一边用两个轮胎(也叫并列双胎)共四个轮胎，后轮胎侧向刚度两倍于前轮。

轮胎与地面的抓地力，分横向和纵向，纵向抓地力多用于驱动和制动，横向抓地力(也就是轮胎的侧向力)多用于稳定转向。需要注意一点，若轮胎趋于抱死或者打滑时，侧向力会减小甚至消失，这样就是为什么ABS防抱死系统无论如何都不能让后轮抱死的原因了。高速过弯时，前驱车前轮侧向抓地力有变小的倾向，后驱车后轮侧向抓地力有变小的倾向，也就是侧向抓地力小于离心力，车前后轮对应位置会往外甩(前后轮侧向力变化与车身姿态的关系我就不再赘述了)，结果就是前驱车容易推头，后驱车容易甩尾。

2.悬挂结构

看上面的图就知道，轮胎并不是老老实实完全贴住地面的，不同悬挂的结构会影响到轮胎与地面的接触，从而影响轮胎的侧向形变量。

双叉臂结构是最好的，模拟双叉臂的多连杆次之，现在很多豪华车开始搞整合连杆结构的悬挂，对操稳性和舒适性大有裨益。

麦弗逊悬挂，轮胎向上行程越大，轮胎偏的越多，与地面接触越少，就会导致侧向刚度变小。所以，前麦弗逊悬挂、后非麦弗逊悬挂的车，高速过弯，外前侧轮胎压缩量变大，更容易推头。

后轮若能随动转向甚至主动转向，可以很好地调节车辆的转向特性，使之操稳性更好。

✔✔✔若能静下心来看完我的回答，应该是能够明白“前轴载荷大更容易出现不足转向特性了”。顺带，车辆的操纵稳定性也应该搞清楚了吧。

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