在前一节目中,我们深入探讨了车辆前后驱动稳定性问题,并留下了一个关于刹车制动时哪个更稳定的悬念供大家思考。今天我们将继续这个话题,进一步探讨制动稳定性。
想象一下,当你摔倒时,你会先伸出左手还是右手来支撑身体?你可能会立刻回答:两只手都得撑住,否则可能会摔到脸。同样地,在刹车制动的问题上,无论是前轮还是后轮抱死,都会带来危险。但如果你想知道哪个更危险,或者想了解关于制动的一些基本知识,那么请继续观看本期的视频,我们将为你一一解答。
制动不分前后驱,与我们在先前文章中所探讨的前驱后驱问题有所不同。在制动过程中,无论车辆是前驱还是后驱,其制动系统的作用都是一致的。这是因为无论是前轮还是后轮,车辆都配备了刹车片,使得在制动时四轮都会参与到减速过程中。因此,从制动性能的角度看,所有车辆都可以被视为“四驱”,并没有明显的差异。不过,在实际应用中,我们更关注的是当某一轮(前轮或后轮)抱死时,会对车辆的行驶状态产生何种影响以及可能带来的风险。
当后轮先抱死时,意味着后轮失去转动能力,与地面形成滑动摩擦。这种情况下,后轮与地面之间的摩擦力会显著降低,导致车辆的总体制动力下降,从而影响刹车性能。同时,由于前轮仍保持着原有的制动力,前后轮之间的制动力差异可能导致车尾比车头更快制动,产生一种车尾“推着”车头向前冲的效果。此外,后轮无法独立转动,只能跟随车身移动。当车辆产生转向趋势时,车身会发生横摆运动。这种情况下,原本就存在的车尾推着车头向前冲的趋势会加剧车辆的横摆运动,可能导致甩尾等危险情况的发生。
在紧急制动时,驾驶员可能会产生一些躲避动作,无论是意识还是下意识的。然而,由于车辆动态特性的变化,这些动作可能会加剧车辆的转向趋势和横摆运动。我们之前的分析表明,车辆会产生自转现象,即绕着自身转动中心的旋转。无论旋转的方向如何,由于车尾推着车头向前冲的趋势,都会加剧车辆的横摆运动,从而增加甩尾的风险。
若您坚持不调整方向盘,这种情况确实可能发生。尽管愿望是美好的,但实际上这种情况几乎不可能完全避免。原因在于,当后轮拖滑时,它对侧向扰动的抵抗能力会显著减弱。只要路面存在微小的摩擦力差异或侧向冲击,就可能会给后轴带来旋转力矩,导致车身横向摆动。
这种现象类似于一根固定一端的木棍,另一端可以自由摆动。只需稍微偏离中心推动其自由端,木棍就可能横向翻转。在此情境中,前轮因良好的地面附着力,如同被钉住的木板一端,而后轮因抱死拖滑,摩擦力较小且循迹性丧失,就像可以自由摆动的木棍一端。
后轮抱死的特点在于,车辆容易发生甩尾。若车速较快,可能导致侧翻。同样,当前轮先抱死时,会失去抓地力和循迹能力。如果前轮制动力较小,车头速度会较快,而后轮制动力大,车尾速度较慢。这就像拽着木棍的前端往前移动,无论木棍原本的方向如何,最终都会跟随您的动作移动。
具体到刹车问题,前轮抱死后会沿着原定方向继续滑行,同时拖拽车尾一起滑行。由于后轮不具备转向能力,因此车辆将沿直线滑行。
前轮抱死的特点在于,车辆不会产生甩尾现象。即使在抱死前车身已偏转,车头也会将车身拉回原前进方向。这看似安全,但前轮负责转向,抱死后会丧失转向能力。因此,坐在前轮抱死的车辆中,驾驶员会无计可施,只能眼睁睁地看着车辆像一个大铁坨一样撞向前方。相较于侧翻,这种体验虽不会让人天旋地转、迷迷糊糊,但心理压力同样巨大。
那么,四轮同时抱死是否可行呢?当车轮发生抱死拖滑时,说明车轮对地面附着力的利用率不足,浪费了附着力。如果前轮或后轮单独抱死,会导致附着力的浪费。为了最大限度地利用四个轮子的地面附着力,理想状态是四轮同时达到抱死状态。然而,这并非最优解。如果有可能,始终不让车轮发生抱死是最佳选择,可以最大限度地利用地面附着力。但在无法保证不抱死的前提下,四轮同时抱死是附着力利用率最大的方案,可视为非劣解。
基于此,人们开始探索如何分配前后轮的制动力,以确保车辆前后轮在制动过程中同时抱死。经过研究,他们发现了理想制动力分配曲线,也称为I曲线。按照这条曲线的趋势来分配前后轴制动力,无论车辆在何种附着系数的路面上行驶,制动时都能实现前后轮同时抱死。
理想制动力分配曲线
关于该曲线的详细推导过程,涉及到车辆制动时前后轴力矩的深入分析,内容较为复杂,建议大家查阅《汽车理论》教材,其中包含了制动力分析的专门章节。
你可能会好奇,为何“I-曲线”不能呈直线状,为何前后制动力不能按固定比例分配呢?对此问题,虽无法在科普文章中详细展开,但可定性解释。车轮与地面的附着力与车轮上的垂直载荷成正比。在相同地面上,载荷越重的车轮,其附着力越大。附着力在加速时表现为驱动力,减速时则表现为制动力。
车辆在制动过程中,前后轴载荷会发生变化,常见的刹车点头现象即是由此引起。随着制动强度的增加,越来越多的载荷会转移到前轴。由于前轴载荷增大,前轮可利用的附着力也随之增大,因此前轴承担的制动力比例会相应提高。而这一比例的增加并非线性过程,因此理想制动力分配曲线会呈现出向前轴方向逐渐偏转的趋势。
简而言之,这条曲线的形态反映了车辆制动过程中制动力分配的动态变化,而非简单的固定比例分配。
探寻最优解
综上所述,四轮同时抱死并非最佳解决方案,其安全隐患不容忽视。想象一下,所有轮子同时抱死拖滑,整车就如同一个铁盒子在路面上滑行,令人不寒而栗。那么,是否存在一种方法,既能最大化利用轮胎附着力,又能保持车辆的转向和循迹能力呢?答案是肯定的,那就是ABS——防抱死刹车系统。这一系统在现代汽车中已成为标配。但由于篇幅限制,关于ABS如何最大化利用地面附着力进行制动的原理
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