汽車轉彎時哪邊阻力更大?如果是內側的話,為什麼?因為如果單考慮離心力的話應該是外側更大。如果是外側的話,那為什麼差速器會把力矩分配給內側?

如果是內側的話,為什麼?因為如果單考慮離心力的話應該是外側更大。如果是外側的話,那為什麼差速器會把力矩分配給內側?


汽車轉彎時,外側的輪載大,在路面情況相同的情況下,外側車輪可傳遞的力更大,對於非驅動輪來說,也可以認為是外側阻力更大。所以 @侯棟 答案中的說法是錯誤的。

問題的第二部分問為什麼差速器會把力矩分配給內側。這並不是絕對的。

對於沒有鎖止作用的輪間差速器(可認為差速器內部沒有摩擦)來說,是不存在分配力矩的效果的。也即兩邊車輪能得到的力矩是恆等的,這個力矩的大小取決於兩邊車輪接觸地面的摩擦係數中較小的那一個。

帶鎖止作用的差速器則會在一側車輪達到極限(也就是無法再傳遞更多力)的時候,把更多的力矩分配給還未達到極限的那個車輪。所以並不是內側車輪一定獲得更多力矩,而是較遲達到極限的那個車輪會獲得更多力矩。

只有一種帶飛輪的全鎖止差速器在轉彎時一定會把全部力矩分配給內側車輪,但是這種差速器基本上只能給純越野車使用,完全不適合道路行駛。

----------------------------------------------------------------

因為 @胡求實 貼出了一個錯誤的答案,我再多解釋一下。

汽車轉彎會向外側傾斜其實真不需要想像,隨便找張圖就明白了:

該圖中汽車向自己的左側轉彎,也即左側為內側,右側為外側,所有人都應該一眼就能看出它往哪邊傾斜了吧?


求解是從哪裡說過「轉彎時差速器會把力矩分配給內側」的?

據我所知各種不同的差速器在汽車轉彎時都是以力矩相同,的條件分配給兩側的輪子的。之所以兩個輪子轉動的速度不同,是轉嚮導致的半徑大小決定的。不是力矩不同決定的。

可以查找差速器原理來看看!!


果如把車輛轉彎看成是「理想圓周運動」,那麼離心力導致車輛重心外移,車身向外側傾斜,施加給外側輪更大的壓力,(切向)滾動阻力更大。

從車輛轉向特性來看這個問題。

轉彎時,前驅車具有「轉向不足」的傾向,為了糾正這種傾向,差速器應分配更多扭矩給外側車輪,以糾正「推頭」傾向。【或者給內側車輪更大的制動力來補償】

後驅車具有「轉向過度」的傾向,那麼為了糾正這種傾向,差速器應分配更多扭矩給內側車輪,以糾正「轉向過度」。【或者給外側車輪更大的制動力來補償】

總之,差速器扭力的分配,是為了糾正和補償轉向傾向,使車輛保持「循跡性」。

差速鎖則是在極端情況下(單側車輪完全失去抓地力),將扭力分配給另一側車輪,使車輛脫困。簡言之就是差速器「製造」速度差,而差速鎖「限制或鎖死」速度差。


指出 @徐州 的錯誤:汽車在轉向時應該是外側車輪阻力小,內側車輪阻力大。

單從壓力分布或者向心力公式上看,似乎確實容易得出外側阻力大、內側阻力小這一結論,但該論點是錯誤的。在此我不想用繁瑣的物理過程分析去解釋(當然,如果非要我那樣做的話,我還真不會),讓我們這樣來想像汽車轉向這個問題:

我們把左側車輪用某種方式近乎固定在地面上(即轉速極慢,近乎為零),右側車輪不動,可自由轉動(即相對左側車輪轉速極高)。此時汽車必然會向轉速低的一側(左側)偏轉。如果你承認這個現象(不承認可以自行實驗,真車/玩具四驅車都行),那麼你的問題就算回答一半了。

後一半的問題你最好能到網上去自學一下差速器的原理,百度百科就有。差速器其實是一個及其巧妙的行星齒輪機構(據說二戰中還曾將某種用途的差速器視為機密?),原理上說就是其自由度比普通齒輪高,而結果上看就是(普通的不帶差速鎖的)差速器總是傾向於將力矩傳遞給阻力低的那一側。從這裡我們也可以間接地回答你的上半個問題,即轉向時一定是外側阻力小。重複說一遍:機械傳遞功、能時總是延耗能最少的反向(類似於電流總是傾向於走低阻支路),這是目前地球上公認的物理公理(公理無需證明),差速器(由於其結構,可參見百度百科)具備雙向傳遞扭矩的功能,其傳遞反向就取決於上述公理——所以,汽車轉向時扭矩會自行地向阻力較低的外側輸送。至此,問題回答完畢。

另外,我多費幾句口舌:目前很多高性能轎車,以及大多數越野車都會配備(輪間)差速鎖,這是做什麼用的呢?就是為了克服扭矩自行向低阻側傳遞這一現象。人類的認識總是曲折前進的,差速器為汽車轉向帶來了便利,但在某些路面情況下卻會給人們帶來麻煩。當你的左右車輪路麵條件相差懸殊時(類似於先前解答你上半個問題時我假設的那種情況),例如:左側路面正常,右側在冰面上;左側陷入泥地,右側較正常;甚至左側著地,右側懸空(這個在越野時常見)等。在上述情況下,如果你的車只具備普通差速器,那麼恭喜你獲得了鍛煉身體的機會,因為普通差速器會將動力(即扭矩)源源不斷地輸至阻力低的車輪(上面的冰面車輪、正常車輪和懸空車輪)造成空轉(這些車輪與地面的摩擦係數低,幾乎起不到帶你脫險的作用),然而真正需要扭矩的車輪卻因為相對阻力極大而幾乎得不到動力。為解決此問題,工程師設計了差速鎖,當系統感知左右兩側車輪轉速懸殊過大時(有電子感測式的也有機械式的),就會鎖定差速器,有時甚至直接鎖死低阻車輪(有的越野車使用的是剎車),讓扭矩物盡其用。此外,當今的高性能轎車推崇駕駛樂趣,如果你的車配備了差速鎖,將使過彎性能有一定提升(但其實一般來說感覺不出)。也有不少玩車的人改裝限滑差速器(LSD),用來玩漂移(這其實是將差速器反其道而行之,故意使車輪在轉向時左右兩側速差較小,相對地面發生滑動)。


@徐舟的回答是錯誤的,@胡秋實的回答是正確的(表述確實有點繞)。

非限滑差速器的本身設計原理就是將力矩傳遞給阻力較小的一側車輪,從而達到便於轉向的目的,怎麼可能還要反過來討論到底是內側輪還是外側輪的阻力大呢?

我覺得@徐舟錯在混淆了此處所指"阻力」的概念,並非指輪胎與地面的摩擦力,此處所指阻力是指內外兩側車輪的「旋轉阻力」。

轉向時

內側車輪的轉彎半徑 &< 外側車輪的

~

內側小圓路徑 &< 外側大圓

~

內側輪胎旋轉圈數 &< 外側輪胎 (前提是內側輪胎沒有發生空轉)


推薦閱讀:

開車有哪些約定俗成的規則?
在鬧市區行車都有哪些經常被人忽視的禮儀?
自動檔汽車在需要降檔減速的場合怎麼辦?
帶著寵物開車有什麼注意事項嗎?
D 檔踩剎車等紅綠燈時,發動機在做什麼?長時間這樣會對發動機造成損害么?

TAG:汽車 | 駕駛經驗 | 駕駛 |