【技研】不足转向专题（上）：为什么要不足转向？

在汽车的转向的过程中，我们希望转向响应快速，指向精确。在设计中，我们用输入和输出的比值，如稳态的横摆角速度和车轮转角的比值来评价。这个比值称为转向灵敏度。根据车辆的线性二自由度汽车模型进行研究，可以得出转向灵敏度：

当车辆稳态行驶时，K为表征车辆稳态响应的重要参数。

式中：m——整车载荷

         a——质心到前轴的距离

         b——质心到后轴的距离

         k1——前轴侧偏刚度

         k2——后轴侧偏刚度

稳态行驶时，我们假设车速一定，对转向灵敏度有影响的只有K值。

我们可以分别做出当K＜0、K=0和K＞0时速度与转向灵敏度的曲线。如下图：

从图可以看出：

当K=0时，为中性转向。转向灵敏度都是线性变化，也即方向盘转角输入和车轮转角变化线性变化。这在驾驶中是我们希望得到的，是稳定性最直接的体现；但是，当车速增大到一定程度时，转向灵敏度也增大，很小的方向盘转角或者侧向力便会导致车辆有极大的横摆角速度，使车辆失控。

当K>0时，为不足转向，此时转向半径大于中性转向半径，曲线为正抛物曲线，随车速增大，转向灵敏度增加，输出响应和输入响应基本一致，转向响应迅速，转向精准。当车速到达特征车速时，转向灵敏度达到最高点，然后又开始下降，输出响应小于输入，此时。当驾驶者发现输出过小，无法满足转向需求时，可通过调整输入控制输出增大。相反，当输入响应大于输出响应时，当驾驶者发现输出太大，那么驾驶员再通过调整转向盘输入调整输出，势必会使驾驶员惊慌，车速过高的情况还会存在响应过快，无法调整的现象，造成车辆失控翻车。

当K<0时，为过渡转向，此时转向半径小于中性转向半径，曲线为反抛物线，随着车速的增大，转向灵敏度越来越高，输入响应一直大于输出响应，当速度达到一定时，输出趋于无穷，只需要及其微小的前轮转角，车辆将会有极其大的横摆角速度，使车辆失控。  

从以上可以看出：

1、 中性转向可以使转向精准、响应迅速，是操纵性最希望的；

2、 过渡转向因会导致输入超出预期，操纵性和稳定性均无法保证。

3、不足转向可以降低高速转向时侧风敏感性，以及高速时的转向可控性，是稳定性最希望的。

而且，当车辆转向时，随车速增加，离心力增大。 使地面切向反作用力F增大，超过轮胎抓地力，使车辆失去转能力。  

要解决这个问题，可以通过两个途径，1是增加轮胎抓地力，在这里不再讲了。2是减小切向反作用力。我们可以看上边公式，车速增加，要使F减小，只能通过增加R。从前边K值的分析，我们可以了解到，增大R的方式只能是使车辆趋于不足转向。

      所以，从安全性考虑，为保证车辆高速转向时的可控性、可行性、以及高的抗侧向干扰能力，现在的车辆一般会使车辆具有一定弱的不足转向。

那么，在我们的设计过程中，如何定量的设计不足转向呢？当然是通过设计使车辆的稳定性因子K>0了。但是K值的定义只是在线性二自由度模型下，公式二只考虑了轮胎的特性，实际车辆中还需要考虑载荷转移、悬架影响等情况下的不足转向度。我们下篇继续讲解如何定性设计不足转向度。