通常我们会怎样评价一款车的转向？“太轻”、“过重”、“太贼”、“路感不清晰”，这些评价虽然很接地气，但转向作为汽车中的一套重要系统，对它的评价显然不该那么“简单粗暴”。事实上，随着汽车技术的不断发展，车辆安全性、便利性的重要程度不断增强，转向系统变得愈发复杂和精密；“转向手感重=操控好；转向手感轻=操控差”的说法显然是不正确滴。

关于转向的启蒙：自行车

关于转向，我们所见过的最简单的转向结构就是自行车。回想那年28车掏裆过的夕阳，回想那歪歪扭扭拐弯的瞬间，转向结构肩负着掌控自由的使命。当我们洋洋洒洒转动车把，自行车前轮转向柱随着我们的操作而转动，车轮与路面之间的横向摩擦将我们推向更广阔的天空……

上面的话虽然说的矫情了点，但转向系统它确实就是这么一回事。转向系统通过对转向车轮的方向做出调整，从而让车辆行驶轨迹产生变化，实现车辆转弯的功能。只不过，上述这些文字只是一种比较笼统的说法，如果把转向的整个过程进行细化，就不难发现：转向的根本还是在于轮胎的摩擦。

正常状态下，我们的车轮向前旋转，轮胎与地面间的作用力最终推动车辆向前行驶。车轮受到的作用力都在一条直线上。

注：上图出自赛车圣经，RCVD

注：上图出自赛车圣经，RCVD

转弯状态下，我们的车轮除了向前旋转，还要发生一定转动。而这也就导致车轮在原有的受力基础上，又增加一组作用力，它们与车轮行驶方向呈现垂直关系。而正是这一作用力，让我们得以顺利转弯。

注：上图出自赛车圣经，RCVD

我们车辆的转向过程其实就像绕着弯心画圆，这个圆的大小在车辆专业术语内叫做转弯半径。

这就是转向最基本的原理知识了。

转向系统的进阶：阿克曼转向

下面我们就可以考虑进入高一阶部分，比如卡丁车。卡丁车没有复杂的转向机，也没有复杂的悬架结构，可以更直观的展现转向系统。可能会有朋友觉得，卡丁车转向结构这么傻大黑粗的看起来一点都不高级……

卡丁车的转向结构虽然看起来有些简陋，但却与乘用车有着相似的转向原理，甚至在某些竞技卡丁车身上会引用很多先进的赛车设计理论。

当我们骑自行车的时候，只有一个车轮转动，而像卡丁车这样有两个轮转向时，由于内外两侧车轮相对于圆心的距离不同，所以如果两个车轮在转弯时，就需要对应不同的转动角度，否则，两个转向轮处于不同的摩擦状态，就不能保证顺畅的转弯姿态。

注：此转向原理示意图出自度娘

所以，假如读者您是一位卡丁车工程师，想要让自己的作品满足纯滚动阻力特性，就需要让内侧转向车轮多转一些角度，外侧车轮少转一些角度。这个理论就是我们常说的纯滚动转向理论（又称阿克曼转向理论），至今，这个理论也被广泛应用在乘用车上。而我们的具体做法就是通过调整卡丁车转向柱与转向拉杆&转向节之间的设计关系来实现阿克曼转向理论。

这里我们可以做一个小实验。

铅笔、图钉、裁纸刀、还有小木棍（取自公司小伙伴的冰棍消费）。

然后就做成了这个。两根横着的木棍代表车轴&转向拉杆，两根竖着的代表车轮。

阿克曼转向结构下，内侧转向轮转过的角度会大于外侧，如下图：

注：非常典型的阿克曼转向结构

PS：一般来说，横向加速度较小的车辆都会采用这一设计，比如日常街车。

不过对于我们日常使用的乘用车而言，由于悬架结构的出现，车轮除了前后左右旋转之外，还可以上下跳跃。这里面的关系就变得十分复杂了，此处就不做讨论了。

转向系统再进阶：转向系统性能&操控手感

有了前面的了解，我们就可以再进阶一个高度，来看看转向系统性能&操控手感。

关于转向系统的性能表现，我们应该感谢一样东西——橡胶。橡胶的种种特性赋予了汽车轮胎十足个性，而这些个性最终又作用在了转向系统上。而关于操控手感，则就要说到转向系统的转向比——逆效率了。

我们先来说说转向系统性能

为什么F1赛车每年都要进行轮胎测试？为什么每当轮胎供应商变换的时候，各车队工程师们都会情绪激动异常？因为轮胎的性能决定了他们设计思路的走向。而且，这些设计思路离不开大量的测试工作。

橡胶的配方、粗细以及轮胎结构等等诸多方面因素导致轮胎性能的千差万别。而这些差别主要体现在两方面：滑移率和侧偏角。其中滑移率反映着车轮正向的性能表现，侧偏角决定着侧向的性能表现。对于转向系统，我们主要讨论侧偏角的影响。

注：图片来自于《Beyond the Apex》

PS：在此还要特别感谢知乎网友

@KENT

，小编找到了这本《Beyond the Apex》，很不错的一本书，推荐给大家。如上图所示，橡胶是柔性的，所以在我们转弯时，轮胎与地面其实经历了一个变形的过程。而这个过程也导致了一个有趣的现象：当我们沿直线行走时，有个人从侧面持续推你，你的行驶轨迹就会发生偏移。实际和预期轨迹之间的这个夹角就叫“侧偏角”。

注：侧偏角大概就是这么一回事

PS：关于侧偏角，在《赛车动力学》提到了这样一个实验：通过类似跑步机导轮的设计，将轮胎置于上面进行旋转，将侧向力、轮胎胎压、垂直载荷等变量进行控制，来测试总结轮胎侧偏角数据，并以此来为设计做出支持。

注：上图出自赛车圣经，RCVD

实验得出的一个结论直接影响了后面的内容：车轮的垂直载荷越大，侧偏角也越大。而这就引出了对于高速行驶车辆的转向设计理论——反阿克曼&平行转向理论。

注：平行转向结构，两个转向轮转角相等

注：反阿克曼结构，外侧车轮转角大于内侧车轮

由于侧偏角的存在，当车辆按照阿克曼转向理论发生转动，两侧车轮的转动角度不同，但是由于车辆发生侧倾，这会直接导致两侧车轮的垂直载荷不同。在车速过快的前提下，内侧车轮会先于外侧车轮开始出现侧滑现象，而这种情况也将直接导致车辆弯道速度的降低，从而影响车辆性能。所以对于高速赛车而言，为了保障转向性能，会采用两转向轮相同转角（平行转向）or外侧车轮转角大于内侧（反阿克曼转向）的设计。

注：在某些赛道设定下，F1赛车内侧转向轮转角会低于外侧

接下来我们说说转向手感

关于转向手感，我们最常见到的几个关键词就是：“沉”“轻”“路感丰富”“路感缺失”。而对应这几个关键词，我们要先说说转向比&逆效率。

所谓转向比，就是我们方向盘转动角度与车轮实际转动角度之间的比例。一般赛车的转向比为10：1-20：1区间，比较极限的车辆就是卡丁车，它的转向比为1：1。转向比越趋于1：1，它的实际操控体验就会越灵敏，同时也会越沉重，开过卡丁车的朋友应该都懂。

注：卡丁转向，图片出自度娘

而所谓逆效率，指的是路面给车轮带来的冲击或力量传递给驾驶员的情况。这也正是老司机们所常说的“路感”。而对应上面提到的转向比，对于大多数车而言（线控转向除外），转向比越接近1：1，逆效率也就越大。

早期，车辆没有今天我们所见的这些助力系统，转向完全通过机械实现，所以当时的车辆转向手感普遍都比较沉重，尤其赛车和高性能车，操控手感都十分沉重。因为这样的转向设计可以使驾驶员的操控更加灵活，同时也可以适当使转向逆效率作用在方向盘上，驾驶员可以通过逆效率的情况来判别车辆状态，而这也就渐渐形成了一个概念：高性能车手感都很重，逆效率都很高。

而随着科技的发展以及日常使用的需求，转向助力系统开始逐步在汽车上使用，车辆的操控手感也就开始发生变化，尤其是电子助力转向的出现。此时，曾经代代流传的观点可就不太符合实际了。因为很多高性能车也可以做到不是很重的手感（考虑到路感信息，高性能车还是会偏重），而很多买菜车也可以模拟出很重的手感。所以，现在我们再回到开篇时提到的说法”转向手感重=操控好；转向手感轻=操控差“，我们就不难看出它的片面所在了。

但是考虑到实际使用情况来说，车毕竟是让人来开的，终归是要服务于广大消费者的。所以就转向系统而言，我们肯定希望车速越高，转向特性可以更为迟缓一些，即使因为误操作导致方向盘产生一定角度的偏转，也不会造成车身的大幅摆动，以保证行驶的稳定性，也增加了对驾驶者的容错率。目前业内同行们在转向方面也设计得越来越友好。

注：英菲尼迪大名鼎鼎的线控转向技术，图片出自度娘

比如英菲尼迪的线控转向系统，完全将车轮与路面的逆效率通道切断，直接通过电动机驱动转向；

注：BMW，蜗轮蜗杆结构转向机，图片出自度娘

比如宝马的主动式转向系统，通过蜗轮蜗杆与电动机的配合实现手感、舒适、灵活性之间的折中。

插图：斯巴鲁新一代森林人可变转向比示意图

至于我们，则是采用了一种比较传统的解决方法：可变齿比转向系统。我们始终认为机械结构可以带来一种会让人上瘾的质感，就像薄膜键盘如此方便却依然会有人对机械键盘着迷。所以我们选择了一种十分机械的方式来解决转向手感问题。低速时偏于轻便的手感，更易于操作；高速时偏于沉重手感，更利于稳定安全。而搭载这一设计的新一代车型也将很快与大家见面。