Крутящий момент трансмисии относительно оси управления

Даже при прямолинейном движении крутящий момент в трансмиссии создаёт момент относительно оси управления. Это становится понятным из модели, показанной на Рисунке 8.21. Здесь шарнир равных угловых скоростей соединяет полуось со шпинделем колеса. Переднее колесо находится в положении прямолинейного движения.

Рис. 8.21. Движущие силы и моменты, воздействующие на переднее колесо.

Пренебрегая моментом сопротивления качению и моментами, происходящими из нормальной силы между шиной и дорогой, суммарный момент относительно оси управления одного колеса:

MSA = Fx d cos ν cos λ + Td sin (λ+ζ)

(8-9)

Так как

Td = Fx r

(8-10)

Уравнение (8-9) может быть переписано:

MSA = Fx [d cos ν cos λ + r sin (λ+ζ)]

(8-11)

Как правило, боковой наклон и углы отклонения оси от вертикали (λ и ν) достаточно малы, так что функцию косинуса можно  считать единицей, и в этом случае:

MSA = Fx [d + r sin (λ+ζ)]

(8-12)

По сути, рычаг, относительно которого движущая сила действует, чтобы создать момент на оси управления, равен [d + r sin (λ+ζ)]. Здесь d представляет собой боковое смещение на уровне земли. Выражение "r sin (λ+ζ)" представляет собой дополнительное расстояние до перпендикуляра от полуоси в шарнире равных угловых скоростей. То есть, представьте плоскость, проходящую через шарнир равных угловых скоростей, перпендикулярную полуоси. Смещение, определяющее момент рычага, простирается от пятна контакта шины до этой плоскости.

Когда полуось горизонтальна (чаще всего в случае прямолинейного движения), ζ равен нулю. Тогда момент рычага равен d + r sin λ, который такой же, как смещение в центре колеса, dc. Таким образом, это соответствует выражению "движущая сила действует в центре колеса". (Обратите внимание, так как тормозной крутящий момент действует через подвеску, можно показать, что рычаг момента тормозного усилия представляет собой просто боковое смещение на уровне земли, d. Когда используются внутренние тормоза, этот момент снова равен d + r sin λ.)

Когда транспортное средство движется в повороте, крен кузова заставляет полуось на внешнем колесе уменьшать его угол наклона, ζ (становящийся отрицательным, если он уже был нулевым), а угол на внутреннем колесе увеличиваться. Таким образом,  рычаг момента, относительно которого действует движущая сила, становится меньше на внешнем колесе и больше на внутреннем колесе. При наличии движущей силы (в направлении вперёд) этот дисбаланс вносит момент в систему рулевого управления, который действует против угла поворота, пытаясь вывернуть транспортное средство из поворота (недостаточная поворачиваемость). Величина этого момента зависит от: угла крена кузова и того, насколько велика созданная разница в углах полуосей; разницы между углами наклона осей поворота на левой и правой стороне при крене кузова; углов отклонения осей от вертикали; а также любых геометрических различий между левой и правой стороной (радиус шины и так далее).

Влияние недостаточной поворачиваемости пропорционально величине момента, делённой на жёсткость механизма рулевого управления. Таким образом, минимизация крена кузова и повышение жёсткости системы рулевого управления уменьшает это влияние. Хотя такое влияние уникально для каждого транспортного средства, изменение недостаточной поворачиваемости для типичного автомобиля при переходе от полного газа к минимальному составляет порядка 1 град/g [12].