為什么有的車在低速濕滑的地庫轉(zhuǎn)向時(shí)，會(huì)莫名其妙的抖動(dòng)或是震顫？其實(shí)這個(gè)問題由來已久。在還沒有汽車的年代，馬車轉(zhuǎn)彎也會(huì)出現(xiàn)這種異常抖動(dòng)。那么，車轉(zhuǎn)彎時(shí)為什么會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，這個(gè)抖動(dòng)如何解決呢，這就是今天要聊的阿克曼轉(zhuǎn)向。

汽車轉(zhuǎn)彎的小歷史

在了解阿克曼轉(zhuǎn)向之前，還是要談一下汽車是如何轉(zhuǎn)彎的。目前絕大多數(shù)民用車，不管是前驅(qū)、后驅(qū)還是四驅(qū)，都通過轉(zhuǎn)動(dòng)前輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。為什么采用前輪轉(zhuǎn)向，因?yàn)榍拜嗈D(zhuǎn)向操穩(wěn)性更好。如果是后輪轉(zhuǎn)向，車輛會(huì)過分靈活，哪怕一點(diǎn)點(diǎn)角度都會(huì)被放大，產(chǎn)生大幅轉(zhuǎn)向，并且后輪轉(zhuǎn)向的指向性難以被大多數(shù)駕駛員理解，很容易失控。簡答總結(jié)就是前輪轉(zhuǎn)向傾向轉(zhuǎn)向不足，后輪轉(zhuǎn)向傾向轉(zhuǎn)向過度。

當(dāng)然，可能有人會(huì)說叉車或者很多帶后輪轉(zhuǎn)向的車型，都有后輪轉(zhuǎn)向，那是因?yàn)椴孳囘@類工程車輛速度很低，且工況都是在狹窄道路運(yùn)行，因此很適合采用靈活度極高的后輪轉(zhuǎn)向。而民用車的后輪轉(zhuǎn)向則轉(zhuǎn)向角度極低，如奔馳的S級(jí)轎車，后輪轉(zhuǎn)向角度默認(rèn)僅為4.5°，最大角度為10°。

回到文章開頭，早期的馬車采用非常簡單的“轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)向”（也稱為單鉸鏈轉(zhuǎn)向），即以兩個(gè)前輪的軸的中心為點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)車輪都圍繞一個(gè)中心旋轉(zhuǎn)，由于車輪獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，不存在轉(zhuǎn)速差，也不存在側(cè)滑或滑動(dòng)摩擦，因此就沒有文章開頭所說的異常抖動(dòng)問題。但是，這種轉(zhuǎn)彎方向效率非常低。

負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向的車輪必須前后移動(dòng)很長一段位置才能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，這種設(shè)計(jì)大幅擠占了車輛可用的空間。同時(shí)，轉(zhuǎn)軸作為單一應(yīng)力點(diǎn)，不方便布置合適的懸架，其次，長軸形成了一個(gè)杠桿，一點(diǎn)路面的微小顛簸反應(yīng)到車身上就非常明顯，舒適度很差。最主要的，還是這種轉(zhuǎn)彎方式需要畫一個(gè)巨大圓圈才能完成轉(zhuǎn)向，用現(xiàn)在的行話說就是“轉(zhuǎn)彎半徑過大”。

為了解決轉(zhuǎn)彎半徑過大，就有了另外一種轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)（技術(shù)）——一套四邊形（梯形）轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)左右車輪各自擁有一個(gè)鉸鏈，車輪圍繞主銷進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這樣的設(shè)計(jì)，大大減少了車輪轉(zhuǎn)彎時(shí)需要的空間，同時(shí)轉(zhuǎn)彎半徑也減少了很多，但也衍生出一個(gè)新的問題。如果這套連桿機(jī)構(gòu)是平行四邊形的話，在轉(zhuǎn)向時(shí)，左右車輪轉(zhuǎn)角會(huì)呈現(xiàn)相同的角度，這導(dǎo)致它們的軸線也平行，此時(shí)四個(gè)輪不會(huì)繞著同一個(gè)點(diǎn)滾動(dòng)，從而出現(xiàn)滑動(dòng)摩擦，就會(huì)出現(xiàn)文章開頭所說的莫名其妙的振動(dòng)和異響。

為了解決這個(gè)問題，1816年，馬車制造商喬治·蘭肯斯伯格（Georg Lankensperger）設(shè)計(jì)了一種梯形的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)（另外一種說法是英國人Erasmus Darwin發(fā)明了阿克曼轉(zhuǎn)向），當(dāng)內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，外側(cè)輪以不同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。通過調(diào)整幾何形狀（轉(zhuǎn)向節(jié)拉桿的角度），可以配置車輪的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)了在轉(zhuǎn)彎時(shí)，左右側(cè)轉(zhuǎn)向輪都能指向同一個(gè)圓心，使得轉(zhuǎn)彎時(shí)不易發(fā)生側(cè)向滑移，解決車輪轉(zhuǎn)向時(shí)的滑動(dòng)問題，從而減少輪胎側(cè)滑和磨損。后來，魯?shù)婪颉ぐ⒖寺≧udolf Ackermann）將其申報(bào)為專利，因此被稱為阿克曼轉(zhuǎn)向，也叫阿克曼幾何、阿克曼角等。

標(biāo)準(zhǔn)的阿克曼轉(zhuǎn)向其轉(zhuǎn)向節(jié)拉桿的角度，延伸后，需要交匯于后軸，這時(shí)候阿克曼轉(zhuǎn)向修正率就是100%。如果交匯點(diǎn)位于后軸之后，那么阿克曼轉(zhuǎn)向修正率是低于100%的，不同的交匯點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致不同的轉(zhuǎn)向特性。

但輪胎在重量、轉(zhuǎn)向摩擦的影響下，都會(huì)存在形變，所以即便采用100%阿克曼轉(zhuǎn)向修正率，實(shí)際使用過程中依然會(huì)存在一些角度偏差，并不完全能使車輪和彎心連線所成的夾角相同。因此，底盤工程師就需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)阿克曼轉(zhuǎn)向修正率進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)民用車的工況，轉(zhuǎn)向的設(shè)計(jì)大多處于阿克曼幾何和平行幾何之間。轉(zhuǎn)向梯形呈“上底長、下底短”形態(tài)。這種設(shè)計(jì)能減小轉(zhuǎn)彎半徑，降低輪胎偏磨，適合日常低速行駛。例如，停車時(shí)內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)向角度更大，避免輪胎拖地。

而方程式賽車這類行駛速度較快的車型，一般更喜歡采用“反阿克曼轉(zhuǎn)向”（外側(cè)輪轉(zhuǎn)向角度更大），配合限滑差速器，提升高速過彎時(shí)的穩(wěn)定性和出彎速度。例如，F(xiàn)1賽車在高速彎道中通過增大外側(cè)輪轉(zhuǎn)向角，減少車身側(cè)傾，增強(qiáng)抓地力。

阿克曼轉(zhuǎn)向優(yōu)勢不少，避免了轉(zhuǎn)向時(shí)輪胎滑動(dòng)，延長輪胎壽命，減少輪胎磨損；確保車輛按預(yù)定軌跡行駛，減少側(cè)滑風(fēng)險(xiǎn)，提升穩(wěn)定性；性能車通過調(diào)整阿克曼轉(zhuǎn)向率實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)過彎，家用車則通過設(shè)計(jì)降低轉(zhuǎn)向阻力，優(yōu)化了操控性。回到文章開頭，由于阿克曼轉(zhuǎn)向的存在，且受地面材質(zhì)、輪胎抓地力等多重因素影響，車輛轉(zhuǎn)彎出現(xiàn)的偶發(fā)抖動(dòng)是正常情況。（朋月）