平时我们走在路上或者开车的时候,可能很少有人会特意蹲下来仔细看看汽车的轮子。
但如果你真的这么做了,你可能会发现一个让人有点别扭的事实:汽车的车轮,它好像并不是完全笔直地立在地上的。
有的车,特别是看起来很运动的那种,车轮上部会稍微向里收一点,形成一个轻微的“内八字”;而有些大货车,空着的时候,轮子反而是上部向外撇,有点“外八字”的感觉。
这难道是车子出厂时的瑕疵,或者是修理厂没把轮子装正吗?
其实都不是。
这个小小的倾斜,恰恰是汽车工程师们经过精密计算后,刻意为之的一种设计,它有一个专业的名词,叫做“车轮外倾角”。
那么问题就来了,在我们的常识里,一个东西要站得稳,不就应该是垂直于地面吗?
这样轮胎和地面的接触面积才是最大的,抓地力也应该是最好的。
为什么工程师们非要反其道而行之,给它设计一个倾斜的角度呢?
这背后其实藏着一个非常重要的道理,那就是静态的完美并不等于动态中的完美。
汽车毕竟不是一个静止的摆件,它是一个要在复杂路况下高速运动的机器。
一旦它跑起来,各种我们平时感觉不到的力量就会作用在车身上,而这个小小的倾斜角,就是为了在动态中找到最佳平衡点而存在的。
我们先来想一个最简单的情景:汽车转弯。
当你开着车进入一个弯道时,会感觉到一股力量把你往弯道外侧甩,这就是离心力。
这股力量不仅作用在你身上,也作用在整个车身上,导致车身会向弯道外侧倾斜。
这时候,外侧的那个车轮就承担了绝大部分的重量和侧向力。
如果这个车轮在静止时是完全垂直的,那么在车身倾斜的压力下,它的上部就会向外翻,结果就是只有轮胎的外侧边缘一小块面积在接触地面。
你可以想象一下,用脚的外侧边缘去跑步,肯定没有用整个脚掌着地来得稳当。
对轮胎来说也是一样,接触面积急剧减小,意味着抓地力大幅下降,这在高速过弯时是非常危险的,而且还会导致轮胎外侧磨损得特别快。
工程师们正是预见到了这种情况,所以他们想出了一个非常聪明的办法:既然你在转弯受力的时候,轮子会被动地向外翻,那我就干脆在它静止的时候,先主动地让它向内倾斜一点。
这样一来,当你转弯时,离心力把车身压向外侧,这股力量正好把那个预设的向内的倾斜给“掰正”了,使得轮胎在最需要抓地力的时候,胎面反而能够更完整、更垂直地贴合地面。
这就好比我们走路,要向左转时,身体会下意识地向左倾斜来对抗惯性,脚踝的角度也绝对不是笔直的。
汽车的这个设计,就是一种“预补偿”的智慧,用静止时的微小倾斜,来换取动态行驶中更稳定、更安全的抓地表现。
这就是为什么我们看到很多性能车、跑车,它们的车轮都带着一点“内八字”,也就是所谓的“负外倾角”。
因为这类车追求的就是极致的操控性能和过弯极限,工程师们会特意设定一个-0.5度到-1.5度的负外倾角,来确保它们在弯道中能有更强的抓地力。
那些专业的赛车为了压榨每一分性能,这个角度甚至会调到-3度以上,看起来就像趴在地上一样,一切都是为了更快地过弯。
那么,大货车为什么又是“外八字”呢?
这就要从货车的主要用途来分析了。
轿车的设计重点是操控和乘坐舒适性,而货车的核心使命是承载重量。
一辆空载的货车和一辆满载几十吨货物的货车,悬架的受力状态是天差地别的。
工程师们在设计货车时,主要考虑的是它满载时的情况。
他们会给空载的货车设定一个“正外倾角”,也就是“外八字”。
当货物装满,巨大的重量压在车身上时,沉重的压力会将悬架大幅度压缩,这个原本向外撇的“外八字”车轮,正好被这股压力给“压”回到了接近垂直的状态。
这样一来,就能保证货车在承载最重、最需要稳定性和轮胎均匀受力的时候,轮胎能够以最大的接触面积贴合地面,既安全又能避免轮胎内侧因过度受压而快速磨损。
所以说,轿车的“内八”是为了操控,货车的“外八”是为了承重,两者虽然方向相反,但背后的设计逻辑都是一样的,都是为了让车辆在最主要的工作状态下达到最佳性能。
除了在转弯和承重这些关键时刻发挥作用,这个小小的外倾角在日常驾驶中也默默地贡献着力量。
比如,我们开车转弯后松开方向盘,它能自动回正,这个功能就有一部分功劳来自于外倾角和主销内倾的共同作用,它们产生了一个让车轮趋向于直线行驶的力矩。
再比如,我们国家的公路为了方便雨水排出,路面中间会稍微高一些,车开在上面会有一种向路边跑偏的趋势,而一个恰当的外倾角就能产生一个向内的分力,来抵消这种跑偏,让我们的直线行驶更加稳定。
当然,任何设计都是一个平衡的艺术。
工程师设定的外倾角是一个在操控、耐用、舒适等多方面权衡后的最佳值。
现在有些年轻人为了追求视觉上的“姿态”,会把车轮改成非常夸张的“内八字”,看起来确实很酷,但这种做法实际上破坏了原厂的底盘几何,会带来很多安全隐患。
比如,轮胎内侧会以惊人的速度磨损掉,大大缩短轮胎寿命;由于接地面积变小,刹车距离会变长;直线行驶时车辆会变得不稳定,容易“发飘”;在雨天湿滑路面上,抓地力更是会严重下降。
所以,为了安全着想,随意改动这个参数是不可取的。
随着科技的发展,这个曾经固定的角度也开始变得“智能”起来。
现在一些先进的汽车,特别是我们中国的一些新能源品牌,已经开始研发和应用主动式悬架技术,可以实现“动态外倾角调节”。
这意味着汽车可以根据当前的行驶状态,实时调整车轮的倾斜角度。
比如在高速公路上直线行驶时,系统会自动将外倾角调整到接近零,以减少轮胎磨损和滚动阻力;当车辆准备进入弯道时,系统又会迅速增加负外傾角,来提升过弯的抓地力。
这就像给汽车安上了一个能思考的脚踝,让它在任何时候都能保持最佳的“站姿”。
这让我们看到,一个看似简单的车轮角度,背后却蕴含着深刻的力学原理和不断进化的工程智慧。
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