后倾角的原理和历史

后倾角（英语：caster / castor angle）乃由汽车、机车、或自行车车身的侧面望去，大王销与悬吊系统（即地面垂直线）的夹角。通常负的后倾角代表着较佳的灵活度，正的后倾角则具有较稳定的直进性。简单来说，后倾角可看为车轮轴线与地面垂直线的夹角（对汽车来说，由于多连杆悬吊的设计日趋复杂，车轮轴线常以虚拟大王销轴线代替，可将车轮轴想像为一条贯穿上球型接头的中心点到下球型接头的中心点的线）。赛车手通常会借由调整后倾角，来优化车子在某些特定驾驶情形下的的操控性。

原理

当后倾角用在机车或自行车上时，特别用来指轮轴轴心与头管延伸线的间距（rack）或曳距（trail，指转轴垂直地面之点和延伸接触地面之点的距离），转向的轴心通常都设计了特定的角度，让车轮接触地面的接触点能稍稍的超前于他们的交叉点。这项设计是要提供一个角度，让转向这个动作可以自然而然回正。而车轮后倾角相对是落在转向轴后（the wheel casters around so as to trail behind the axis of steering）。这让车辆更容易驾驶而且增加了稳定性，并减少了打滑。过大的后倾角将会导致让车子转向时变得太重而且车辆反应比较慢。即使这个设计方法常被用在赛车时，要在转弯时增大转弯的幅度使用。通常后倾角会大于10度。而正因如此，设计动力方向盘可以克服因为后倾角设计较大而产生的抬起效应（jacking effect）。

通常转轴并不需要通过轮轴，所以后倾角可以独立设计于曳距（trail）之外。后倾角与曳距的互动是很复杂的。但大致上来说她们都能帮助转向。后倾角倾向于加上阻尼（damping），而曳距则加强路感和回馈。在像是超市推车的轮子这种极端的例子之中，这系统并没有阻尼（避震）但是很稳定，因为轮子其实是在推车的路径上震荡。这种设计下有曳距就有关系，但是没有后倾角。举个更复杂的情况，相对于轮胎的侧面力并不是施力于接地面积（contact patch）上，而是在一段明显接地距离之后。这段距离称为气胎曳距（pneumatic trail），且随着速度、车辆载重、转向角、地面、轮胎形式、轮胎压力和时间改变。一个好的曳距开始点为明显接地面积30 毫米之后。

历史

1896年5月亚瑟·克雷伯斯（Arthur Constantin Krebs）是第一个将正后倾角应用于他设计的前车轮，并获得专利。


即为后倾角，红线为车轴线，灰色区域为轮胎