高速紧急车道变更演习中的四轮转向性能提升?


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根据这里的答案,我们知道四轮转向是商用汽车的主流功能(即使不常见)。通常看来,在高速和小转弯率的情况下,它将使后轮沿与前轮相同的方向旋转,从而导致汽车侧向“蛇行”或“抓取”而不会产生偏航力矩。(我找不到这种转向的规范术语。因此,我暂时坚持使用“蛇”。)

它怀疑蛇行转向紧急行车道更可取,原因有两个:

  1. 它对牵引力的要求较低:它均匀地将两个外部车轮负载在一起,并且不会产生偏航力矩。相比之下,转弯车道更改首先会加载前外侧,然后加载后外侧,然后在另一侧执行相同的顺序,以使其尝试在新的车道中伸直。随着速度的增加,这是在接近牵引力极限时引起旋转(或重心较高,产生侧翻)的理想配方。我希望车辆能够以比转弯时更高的速度和速率蛇行,从而执行紧急换道。
  2. 认为可以在更短的距离内进行弯道换弯,因为两个外部轮胎同时加载,并且平移力矩始终小于平移加旋转力矩。

这些怀疑中的一个或两个都正确吗?如果是这样,有人可以提供数字来表明比转弯可以更快和/或更短地进行蛇行吗?

(请注意,如果正确,这些功能意味着可以执行蛇行换道的汽车将能够避免在相同情况下使用转弯车道无法实现的障碍。)


我认为您应该在engineering.stackexhange.com上问这个问题。这里的大多数人充其量都是熟练,经验丰富的机械师。他们可以给出有根据的猜测,但仅此而已。对于动态道路行为,您至少需要考虑一阶和二阶过程。这种复杂的数学通常只有工程师等才能理解。话虽这么说,汽车行业是最具创新性的行业之一。如果不经常使用它,则可能是有充分的理由扣除成本。
巴特

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@Bart我认为您已经考虑过这个问题了。问题不是要为一组微分方程提供数值解。实际上,这只是在负载问题下设置了一个相当简单的悬架。事实证明,这是赛车运动中的常见问题,这使它成为一个很好的地方。
鲍勃·克罗斯

Answers:


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因此,让我们从逻辑上仔细考虑一下。我们将通过与您引用的Wikipedia文章上的统计数据进行比较来定义后轮可以旋转多少:他们说,在低速行驶时,转弯半径可以减少多达25%。因此,让我们从定义后轮低速旋转多远开始。

如果您在脑海中看到一个圆圈:

在此处输入图片说明

假设半径(任意)为10个单位。这意味着从中心(两条线相交处)到圆的边缘的距离为10个单位。

现在让我们从半径中减去50%

在此处输入图片说明

由于周长与半径成指数关系:

c = 2πr

...这是一个不错的假设,为了将圆的半径一分为二,您必须将转向力加倍。换句话说,后轮必须与前轮完全相同地转动。

因此,要使转向角产生25%的爆震,您必须将后轮旋转到前轮角的50%。现在,让我们将其转移到蛇行中。假设后轮的最大转向助力为前轮最大转弯的50%。

我们都知道,在高速下,您永远不会达到接近您的转弯公差的50%(至少,我不记得我上次不得不在自动布线上进行交接... :)) 。因此,为了争辩,我们可以说后轮的公差与前轮的公差相同。

假设您的前轮可以在您的反应速度转弯(紧急情况下)的情况下在1秒内(出于争论的缘故)将您带入新车道。在普通车辆中,这1秒的很大一部分将被“浪费”,因为后面的轮胎正被带入。但是,取决于您的车辆多长时间,它们将在进入您所在的车道后花费或多或少的时间。

这也完全取决于您的特定驾驶员的操舵方式。因此,我得出结论:不可能完成任务。在蛇行道上改变车道确实会更快,但是有多少必须由太多不为人知的因素(顺便说一句很难给出的因素:)来决定。


底线:

好问题。

第一点绝对正确。正如您所说,摩擦减少了,因为后轮胎实际上是在向前行驶,而不仅仅是随动:从某种意义上说,是沿侧面刮擦。

第二点是正确的,但是对于精确的计算,这将完全取决于车辆的长度和驾驶员的驾驶习惯,因此无法通过给定的变量来确定。

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