问题

为什么汽车方向盘要转好多圈才能转向,能不能向F1赛车一样一下就行?

回答
这个问题问得挺有意思的,很多人可能没细想过。你说的没错,咱们平时开的家用汽车方向盘需要转好几圈才能完成一个转向,而F1赛车则只需要稍微动一下就好。这背后其实涉及到几个很关键的设计和技术差异,咱们一样一样来聊聊。

首先得说,这最根本的原因在于 转向比(Steering Ratio) 的不同。

什么是转向比?

你可以把转向比理解成一个“倍数”或者“比例”。它表示的是,当你转动一圈方向盘时,车轮实际转动的角度是方向盘转动角度的多少倍。

家用汽车: 我们的车转向比通常在 15:1 到 20:1 之间。什么意思呢?就是你转动方向盘一圈(360度),车轮实际转动的角度大约是360度除以15或20,也就是大概24度到16度。如果你想让车轮转过一个比较大的角度,比如从直行到最大转向角,你可能需要转动方向盘三四圈甚至更多。
F1赛车: F1赛车的转向比就小得多,通常在 7:1 到 9:1 左右。这意味着,你方向盘转动一圈,车轮实际转动的角度就是360度除以7或9,大约是51度到40度。所以,你看到F1车手轻轻一拨方向盘,车轮就能转向一个很大的角度,完成迅速的变向。

为什么会有这么大的差别?这背后是不同的设计哲学和使用需求:

1. 舒适性和稳定性 vs. 精准性和响应速度:
家用汽车: 咱们日常开车,尤其是在城市里,需要的是 舒适性、易操作性和稳定性。
舒适性: 如果方向盘转动一点点车轮就剧烈转向,那在低速或者不平整路面上,车子会变得非常难以控制,一点点方向盘的抖动都会引起车辆大幅度转向,乘客会觉得很不舒服,甚至会晕车。
稳定性: 高转向比意味着方向盘的动作被“放大”得比较少,对于来自路面的细微颠簸和不平整的反应会小很多。这使得车辆在高速行驶时更加稳定,不易受到路面状况的影响而跑偏。方向盘的指向性相对“模糊”一些,也给了驾驶者更大的容错空间,不会因为一点点操作失误而导致严重的后果。
易操作性: 想象一下在停车场或者狭窄的街道里,如果方向盘像F1那样灵敏,你可能需要非常精细的操作才能把车停好,很容易撞到障碍物。高转向比让低速转向变得更轻松,更容易掌控。
F1赛车: F1赛车的首要目标是 极致的操控性、精准度和响应速度。
精准度: F1赛道的设计充满了各种高速弯道、S弯、急弯和复杂的组合弯。车手需要以极高的速度、极小的误差去应对这些弯道。0.1度的方向盘偏差都可能导致赛车偏离理想线路,失去宝贵的时间。低转向比意味着方向盘的每一丝转动都直接、精确地转化为车轮的角度变化,保证了极高的指向精度。
响应速度: 在高速过弯时,车手需要迅速地做出方向修正,才能保持赛车的姿态和速度。如果方向盘需要转很多圈,那反应就太慢了,根本来不及。低转向比让车手能够用最少的动作、最快的速度改变赛车方向,做出最及时的调整。

2. 转向助力系统的技术差异:
家用汽车: 现在大部分家用汽车都配备了 液压助力转向(HPS) 或 电动助力转向(EPS)。这些系统会根据车速、方向盘转入力矩等信息,提供辅助力量,让你转动方向盘时感觉很轻松。但即使有助力,如果转向比太小(像F1那样),你可能仍然会觉得方向盘“过于敏感”,而且助力系统也需要更复杂的调校来适应这种高灵敏度。
F1赛车: F1赛车的转向系统同样有助力,但其设计和调校是完全围绕着 赛道上的极致操控 来进行的。助力系统会与悬挂、轮胎、空气动力学等所有因素协同工作,保证在任何速度下,车手都能获得线性的、可预测的转向反馈。而且,F1赛车普遍采用更精密的电子助力系统,能够做到非常精准的力反馈和响应。

3. 驾驶者的参与程度和技术要求:
家用汽车: 设计的初衷是让 大多数人都能轻松上手,并且在各种复杂路况下都能相对安全地驾驶。高转向比提供了一定的“缓冲”,降低了驾驶门槛。
F1赛车: F1车手是世界顶级的赛车手,他们拥有超乎常人的反应速度、精准的控车技巧和对车辆细微变化的感知能力。 他们需要并且能够驾驭 这种高灵敏度的转向系统,甚至可以说,这种高灵敏度是他们发挥极限的必要条件。

4. 车轮的转向角度限制:
在设计时,无论是家用汽车还是F1赛车,都有一个 最大车轮转向角度 的限制。这是为了防止车轮在转向时刮蹭到车身、悬挂或者轮胎。
家用汽车: 为了在原地掉头或者在狭窄地方调头时有足够的转弯半径,家用汽车通常设计有较大的车轮最大转向角度。但是,如果你的方向盘转动一圈车轮就转很多角度,很快就会达到最大转向角,这就意味着你不得不转动方向盘更多圈才能完成一次较大的转向。
F1赛车: F1赛车的车轮最大转向角度相对较小,这是因为它们的赛道通常有足够的空间进行转向,而且过小的车轮转向角度有助于在高速弯道中提供更好的侧向抓地力和稳定性。在这种情况下,小转向比就显得尤为重要了,用更少的方向盘动作就能达到最大转向效果。

总结一下:

家用汽车方向盘要转好多圈,是为了在 舒适性、易操控性、稳定性 和 容错性 之间取得一个平衡,让绝大多数人都能安全便捷地驾驶。

而F1赛车的方向盘只需要转一下就能转向,是因为它追求的是 极致的精准度、响应速度和操控感,这是为了满足顶级赛车手在赛道上挑战极限的需求。这背后是 小转向比、精密的转向助力系统以及为专业驾驶者量身定制的车辆调校 的共同结果。

所以,如果你开F1赛车方向盘转四五圈,估计早撞墙了;而如果把F1的方向盘装到你的家用车上,你可能会觉得开车变成了一件极其困难和不舒适的事情。它们是为完全不同的场景和使用者设计的。

网友意见

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F1也不是一比一,所谓一比一,其实就是自行车和摩托车的龙头。

我的自行车平地冲刺最高纪录是46码,只有十几秒,保持不住。顺坡冲刺最快也只到47,一是齿轮比不够,踏频到极限了,二是这个速度车子已经不太好控制了,引桥拐弯,再快可能冲出路面或者直接摔。

摩托车的话,这个速度是家常便饭,方向的控制更吃技术,速度再高一点,晃动万一处理不好就容易被放大,最后变成拽都拽不住的死亡摇摆:

汽车的速度比摩托车更快,巡航时对方向的控制要求就更高,一比一不光容易让车子失控,就算不失控,在快速行驶中想要准确对准某个方向也更难

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对于这个问题,我们一起来看看吧。

一般来说,大部分车辆的方向盘的最大旋转角度为九百度,而轮胎的最大旋转角度大约为三十度左右,所以,汽车在转弯的时候会转很多圈才能转向,大车转圈比小车更多。

假如不这样子的话,相信几乎所有的女性驾驶员和过半数的男性驾驶员都得歇菜。为什么呢?因为方程式的方向盘就是一比一的速比,但是,方程式的车手又有几个呢?

一般方向盘设计转两圈半才打满,并且有助力,这样可以省力。所以,对于女性驾驶员来说,在转弯时不用费很大的力气就行。否则的话,在高速转弯的时候,没有助力的方向盘会有一种拖拽感,也就是会感觉到有一个力矩将方向盘往回扭,这样子虽然很有路感,但是,很不容易操控,非常吃力。

另外,如果将速比设计成一比一的话,那么,你方向盘打多少角度,轮胎就转多少角度,这在高速时是非常不安全的。如果手上一个轻微的动作,车辆则会产生很大的一个动作,可能会失去控制,碰撞护栏和隔离带,发生交通事故。

以上就是回答题主的原因,大家有什么好的建议,欢迎写留言交流。

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因为F1的转向比远小于任何一辆街车。

但,F1转向比也从来不是什么所谓的“1:1”——不管你曾在多少个“专业”汽车媒体上看到过这句话。

所谓转向比,大白话解释就是方向盘转过10°,车轮偏转了1°——这叫转向比为10:1。冒号前面的数字越大、比值越大,转向比越大。

汽车前轮最大偏转角度一般在30°~40°。比如飞度方向盘左边打死到右边打死,是两圈半360°×2.5=900°,转向比13:1,意味着要让前轮偏转1°,方向盘需要转动13°,最大转向角约34°(只是个大概,因为阿克曼角的存在,转向时内外轮的转向角其实有细微不同)。

大转向比的转向系统形成一个杠杆,将转向轮的偏转角度,放大为方向盘上十几倍的旋转角度。转向比越大,意味着方向盘圈数越多,但同时转动起来也越省力(不考虑助力系统的话),还是杠杆原理。

街车的转向比基本不小于12:1,有些甚至能到16:1以上。大转向比一方面减小了方向盘细微动作,直线巡航时更容易保持前进方向稳定;另一方面转向行程更长(圈数更多)让所需力量更小,无助力转向的话更省力,有助力的话对助力系统压力更小。

这些对街车,尤其是不太追求运动性的家用车是很合适的,方向盘左到右三圈才能打死很常见。

但对于运动型车,转向比越大,前轮对于方向盘的转动越不敏感,杠杆倍数太大方向盘力量太小,前轮传递到方向盘上的反馈力也太小。所以追求运动性能的车,转向比一般会比其他车更小,比如13:1甚至12:1(甚至某些可变转向比的车在左右两端可以小于10:1,让低速掉头更快捷)。反映到现实中就是两圈半或者两圈多一点,方向盘就打死了。

运动街车尚且如此,F1的转向比就更小了,大概在6:1上下。

上图是F1全年最慢弯,摩纳哥蒙特卡洛赛道大酒店弯,可见方向盘转过了超过180°,前轮达到最大偏转角度,大概在30°~40°。

如果说拉出来一个“世人对F1十大误解排行榜”,“F1转向比是1比1”估计能排进前三。从F1诞生那一天起,F1以及绝大多数高级别赛车,从来、从来、从来也未曾使用过1:1的转向比设定,不会如此也没必要如此。

所以——

  • 为什么街车要转好几圈,F1一下就能打过去?

因为街车转向比12~18:1,打满要2-3圈,正常低速转向,打超过1圈很常见;F1转向比6:1左右,左右打满也就一圈多点,中心到一侧打满半圈多点,而多数赛道多数弯角又用不到很大的转向角度,于是看上去就是“一下就行”。

  • 那么为什么街车需要那么大的转向比,而F1不需要呢?

因为街车要考虑到安全性、驾驶友好性。不能说上高速司机手稍微动那么零点几度,车就瞬间左右晃。也不能让司机每时每刻全神贯注双臂紧绷,开十分钟就得靠边歇会儿,F1赛车那是职业运动员的体育竞技。

  • 连F1都不是转向比1:1,那有没有比F1更硬的真正1:1转向比呢?

有,自行车摩托车,没有任何杠杆,一根棍直连车把和前轮,手动了多少前轮就动多少。多数娱乐卡丁车也是1:1,方向盘偏多少度前轮就偏多少度,下次去玩儿可以留意一下。

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