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千萬別再有4驅車下雨天較安全的錯誤觀念了(9/16更新)

樓主說的其實沒有錯
下雨天 AWD 優勢是給你衝加速, 不是給你拼極限的
安不安全主要還是看車速和輪胎
而如果是針對加速的安全性來講, Traction Control 更重要

會扯到 WRC 真的有點扯
前驅和後驅加速只使用兩輪的抓地力, 一般賽道上已經很夠了
但越野賽不同, 每個輪子的有效抓地力不高, 平均時速也較低
許多時候空有動力放不下地
這時 AWD 加速最多同時利用四輪的有效抓地力, 有強烈優勢
尤其是剛出彎的直線加速
前驅後驅車手, 人家 60 入彎你也 60 進去
那出彎只有被海放的命運, 成績能好才有鬼
唯有用更高的速度入彎, 走更理想的車線
維持更高的速度出彎, 才可能拉近差距
而犧牲緩衝空間的代價, 通常就是掉田裡或掛樹上

所以不是因為 AWD 的車本身比較安全
是因為它的車手比較不需要去冒額外的風險
好像我今天開小牛, 直線加速就已經比旁邊的 BRZ 快不知多少
我需要腦子進水跟人家拼什麼過彎極限?

同樣道理頭文字D 裡也提過
跑山路 AWD 的車子本身不會輸
輸掉的是 Rally 車手相對保守安全的駕駛習慣
個人積分: 87, 不能再高了 www.flickr.com/photos/inunu

inunu wrote:
會扯到 WRC 真的有點扯
前驅和後驅加速只使用兩輪的抓地力, 一般賽道上已經很夠了
但越野賽不同, 每個輪子的有效抓地力不高, 平均時速也較低
許多時候空有動力放不下地
這時 AWD 加速最多同時利用四輪的有效抓地力, 有強烈優勢
尤其是剛出彎的直線加速
前驅後驅車手, 人家 60 入彎你也 60 進去
那出彎只有被海放的命運, 成績能好才有鬼
唯有用更高的速度入彎, 走更理想的車線
維持更高的速度出彎, 才可能拉近差距
而犧牲緩衝空間的代價, 通常就是掉田裡或掛樹上...(恕刪)


正解
不懂WRC為啥用四驅的該看看。
1.如果是要單純比較四驅車與二驅車的安全性,應該拿掉其他變數,簡單來說,應該以同一輛車在二種驅動模式,同樣環境下比較。
2.回到車輛行駛的物理原理,就可以比較其安全性。http://ocw.nthu.edu.tw/ocw/upload/124/news/[%E9%9B%BB%E5%8B%95%E6%A9%9F%E6%A2%B0L30%E8%A3%9C%E5%85%85%E6%95%99%E6%9D%90]HLVS_%E8%A1%8C%E9%A7%9B%E6%80%A7%E8%83%BD.pdf

如果沒有耐心看完全部,請直接看牽引力的部分。
僅供參考囉。
Jason_Chen wrote:
我開四驅車,但是承...(恕刪)


文章內容是說
" but AWD, if available, can increase traction. "
所以AWD(4WD)確實增加循跡性,抓地力。

apistogramma wrote:
我前面有講「AWD不會提供較多的traction及breaking.(恕刪)

其實CR是說Traction較佳,如上述.

"Though having power delivered to all four wheels increases straight-line traction, it does nothing to improve cornering or braking."
這一句是說對"過彎"及"煞車"幫助不大。

但是這句話有可議之處:雨天時AWD總是比較有機會有輪子"抓"到地,所以轉彎還是比較穩,我已經買第三部AWD車了,我字跡開車的體驗也是如此。我還有另一部2WD(FWD)的福特轎車,比起來4WD確實較穩。

總括的說,CR這一大段文章還是說AWD,4WD traction 較佳,但是不要太倚賴它。
Traction較佳是肯定的事實,但是Traction就是循跡性,循跡力或者whatever總之不是抓地力。

所以那一份pdf如果是教科書的話,表示他早應該修訂了。

penny216 wrote:
Traction較...(恕刪)


其實~~想要表達的是摩擦力與汽車運動的原理。

計算的太複雜~~簡單推論:
摩擦力與循跡性正相關。
摩擦力與抓地力正相關。

所以~~應該可以推論抓地力與循跡性是正相關。
抓地力 = 摩擦係數x正向力

摩擦係數跟材質胎紋有直接關係,但是目前世界上的輪胎只要花的錢差不多,效果也沒差太多(從單一路面對應胎來看的話),對大雨地面的等效摩擦係數都在0.6~0.7附近,所以跟抓地力有關的只剩下正向力。
正向力的提供牽扯到重量轉移及懸吊設計,翻滾角度多了以後,對地面的正向分力增加速度會遠不如側向分力增加的速度,抓地力開始無法回應離心力的需求,輪胎打滑。
給定懸吊設計以後,翻轉角度直接跟重量轉移正相關,不用我提示應該也能理解重量轉移不會是跟驅動系統有關係吧。
inunu wrote:

很單純的投資問題。
地球上來講,物理限制是存在的,在不同的重量下要得到一樣的減速能力或者過彎能力,就得"付出不同努力"
這造就了四輪驅動的第一個安全劣勢
再者,一套[適當的輪胎]或者[行車穩定系統]的價格都遠低於四驅系統的造價,卻帶來遠超過該系統的安全性,還幾乎不增加重量
這更說明了四驅系統在雨天較安全是個迷思
最後...如果高造價帶來的安全也能算是安全的話,根據第一點,使用鋁合金做車身絕對是更安全的做法,然而
美國高速公路局又告訴你一個相斥的事實,就是上了高速公路,你開重一點的車還是比較安全。

綜合以上幾點...這世界上還說四驅在雨天比較安全的民眾已經不多了。



)


寫的很不錯!正解。

penny216 wrote:
抓地力 = 摩擦係...(恕刪)


這樣的討論挺有趣的~~~ :)
反正颱風天,就多討論一下~~有錯的話再請指正~~


1.討論的是二輪驅動與四輪驅動的安全性,簡化就是同一部車在這二種模式下的不同。所以,因為是同一台車,重量、輪胎、環境…等條件本來就是相同,車輛本身造成的正向力並不是變數,重量轉移及懸吊設計也不是變數。

2.在這裡要輸入的變數是驅動方式,要輸出的結果是抓地力的大小。

3.向前加速時,驅動輪與非驅動輪的摩擦力方向是相反的;驅動輪的摩擦力方向是前,非驅動輪是的摩擦力是向後。驅動輪產生的摩擦力大於非驅動輪,所以車輛前進。

4.因為,前輪驅動車輛與後輪驅車輛的前後輪摩擦力是反向,四輪驅動的前後輪摩擦力是同向,所以四輪驅動的前進力合力較大,也就是加速力較佳。

5.其實,以上已經可以說明四輪驅動的摩擦力也就是抓地力較佳。

6.再以靜力學原理說明,以驅動方式對於車輛爬坡能力的不同來證明四輪驅動的抓地力較佳。設車重為mg,質心與形心相符,車身長為 L,車身重心高度為 d,斜坡傾斜角為 θ,以不同驅動方式,摩擦力方向不同的狀況,分別依力矩平衡計算可得:
前輪驅動車輛最大靜摩擦力=μ(0.5mgcosθ-mgsinθd/L)
後輪驅動車輛最大靜摩擦力=μ(0.5mgcosθ+mgsinθd/L)
四輪驅動車輛最大靜摩擦力=μmgcosθ =>爬坡能力最佳
當傾斜角 θ為0度,即在平面上時,四輪驅動車輛的最大靜摩擦力是二輪驅動車輛的2倍。

7.再者,在靜力學裡,摩擦力的計算是假設兩個接觸面均是剛體之上,即兩接觸面不會變形。但在真實的狀況裡,輪胎是會變形的彈性體,並不是只與正向力及摩擦係數有關這麼簡單,輪胎會變形故與地表的摩擦力並不是定值,誇張一點的形容,同一輪胎在胎壓10psi跟胎壓50psi的狀況下,摩擦力一定是不同的,所以通常會再計算滾動阻力係數。財團法人車輛研究測試中心研究結果,市售國產標準型輪胎滾動阻力係數及濕地抓地力 性能差異非常明顯,其中滾動阻力係數最大差異達 25%、濕地抓地力性能為 21.3%。

8.物體在還沒相對位移前前,摩擦力的大小等於反向平行的外力值,給多少平行力,就是等值反向的摩擦力,直到最大靜摩擦力為止。同樣都是提供摩擦力而前進,正常踩油門,車輛就會正常逐漸加速前進,但若要讓車輛在原地的滑胎,直接提供過大的動力,讓驅動力大於最大靜摩擦力,造成輪胎原地空轉,當輪胎空轉後因熱變形,前進的摩擦力增加大於阻力時,車輛就會前進,這樣的摩擦力變化與重量轉移及懸吊設計無直接相關,而是與驅動力的控制有關。另外直線煞車時,要介入ABS的原因,是要防止輪胎鎖死,由滾動變成滑動,由靜摩擦降低為動摩擦的狀況,也是以負向驅動力防止降低摩擦力的方法,同樣與重量轉移及懸吊設計無直接相關。

9.輪胎是滾動,所以只要是在最大靜摩擦力下,驅動輪以驅動力所提供的摩擦力與運動方向相同,且大於非驅動輪的反向摩擦阻力,車輛就會運動。在最大靜摩擦之下,驅動輪因為具有驅動力,可提供大於非驅動輪的摩擦力阻力,因而車輛得以前進;既然驅動輪的摩擦力較大,當然四輪都驅動,一定能較僅二輪驅動提供更大的摩擦力。轉彎時的狀況亦同,只是轉彎時的受力狀況更複雜,不過同一輛車,四輪驅動模式下比二輪驅動模式下,可提供更佳的摩擦力,當然抵抗打滑的能力較佳,應該可以說,四輪驅動模式較二輪驅動模式安全。

10.最後,討論的是一般行駛的安全性,而不是競賽,一般人在正常操駕上,希望車輛穩定性高,因為正常行駛時,為了乘坐人員的舒適性與安全,出現滑胎等狀況時,已被視為是危險狀況,也就是希望在車輛與地面的最大靜摩擦力範圍內操作車輛;而如WRC等競賽,車輛一定經過適當的改裝,且是在靜摩擦力與動摩擦力間靈活轉換運用,車手經過高度的專業訓練,利用滑胎等效果,以高速過彎,縮短再加速所浪費的時間,與一般駕車可承受的安全性極限值是完全不同的。所以,四驅車的極限值較高,所以安全性較高應該是可以肯定的,但競賽行駛的四輪驅動、二輪驅動的加速力、過彎能力,相對於提供一般駕駛的安全性比較是有落差的。
southpan wrote:
1.討論的是二輪驅動與四輪驅動的安全性,簡化就是同一部車在這二種模式下的不同。所以,因為是同一台車,重量、輪胎、環境…等條件本來就是相同,車輛本身造成的正向力並不是變數,重量轉移及懸吊設計也不是變數。
...(恕刪)


不對,四驅最少最少也得有夠強壯的傳動軸跟後差,所以就目前的材料科技,這部分的重量至少得多120kg。

southpan wrote:
2.在這裡要輸入的變數是驅動方式,要輸出的結果是抓地力的大小。

3.向前加速時,驅動輪與非驅動輪的摩擦力方向是相反的;驅動輪的摩擦力方向是前,非驅動輪是的摩擦力是向後。驅動輪產生的摩擦力大於非驅動輪,所以車輛前進。...(恕刪)


如果我們想了解抓地力大小,換句話說我們想知道的是抓地力的極限,一台車子不撞牆的狀況下怎樣能得到這台車輛的抓地力極限?大概是30年前就已經有人想到一個很簡單的方式,最正確的剎車就能表達車輛的極限抓地力。

southpan wrote:
4.因為,前輪驅動車輛與後輪驅車輛的前後輪摩擦力是反向,四輪驅動的前後輪摩擦力是同向,所以四輪驅動的前進力合力較大,也就是加速力較佳。
5.其實,以上已經可以說明四輪驅動的摩擦力也就是抓地力較佳。
6.再以靜力學原理說明,以驅動方式對於車輛爬坡能力的不同來證明四輪驅動的抓地力較佳。設車重為mg,質心與形心相符,車身長為 L,車身重心高度為 d,斜坡傾斜角為 θ,以不同驅動方式,摩擦力方向不同的狀況,分別依力矩平衡計算可得:
前輪驅動車輛最大靜摩擦力=μ(0.5mgcosθ-mgsinθd/L)
後輪驅動車輛最大靜摩擦力=μ(0.5mgcosθ+mgsinθd/L)
四輪驅動車輛最大靜摩擦力=μmgcosθ =>爬坡能力最佳
當傾斜角 θ為0度,即在平面上時,四輪驅動車輛的最大靜摩擦力是二輪驅動車輛的2倍。...(恕刪)


往前的抓地力佳?無庸置疑,但是安全需要的最大抓地力,而不是往前移動時需要的抓地力,給一個簡單的數據參考,靠輪胎咬著陸地加速的車輛往前瞬間最大G值...稍具水準的性能車大概能到0.6G,但是隨便一台小車的煞停最大G值都能超過這個數字(就算在雨天)。

southpan wrote:
另外直線煞車時,要介入ABS的原因,是要防止輪胎鎖死,由滾動變成滑動,由靜摩擦降低為動摩擦的狀況,也是以負向驅動力防止降低摩擦力的方法,同樣與重量轉移及懸吊設計無直接相關。...(恕刪)


大部分我都同意,唯獨,煞停當然與重量轉移及懸吊設計非常相關,你並不是只靠來令片夾住碟盤,輪胎就能停下,把彈簧全部拿掉,只用減震筒煞停或者讓減震筒損壞煞停看看,成績一定大便,拿掉ABS之類的輔助,大便更大坨。
我們之所以沒感覺到煞停、重量轉移跟懸吊之間的關係,只是因為工程人員已經讓他成為生活中的一部分,讓他在公用道路上運作的像在呼吸一樣自然。


總之,跳出加速的框架,減速才有安全,而減速跟驅動方式完全無關,多驅還帶來多餘的負荷。
你一定知道摩擦係數是個很難用的東西,一下動一下靜,還得滾動,結果車子都還沒進入動態分析,工程師就先搞死自己了。
所以我應該提過等效摩擦係數,就是從煞停的能力來評估出來的。
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