前輪和后輪定位的內(nèi)容及作用

伍元瑞

隨著汽車技術(shù)和行駛速度的提高，超低壓扁平胎的使用，以及后輪獨(dú)立懸架的普及，汽車的前輪定位演變成當(dāng)前的四輪定位，即除轉(zhuǎn)向輪定位外，現(xiàn)代轎車還具有后輪外傾角和前束等參數(shù)，稱為四輪定位。

1 車輪定位

1.1 車輪外傾角

前輪安裝在車橋上時，其旋轉(zhuǎn)平面向外傾，這種現(xiàn)象稱為車輪外傾。從汽車的橫向平面看輪胎的幾何中心線與地面的鉛垂線的夾角稱為車輪外傾角。當(dāng)輪胎中心線與鉛垂線重合時，稱為零外傾角，其作用是防止輪胎不均勻的磨損。當(dāng)輪胎中心線在鉛垂線外側(cè)時的夾角稱為正外傾角，其作用主要是減小作用于轉(zhuǎn)向節(jié)上的操縱力，防止由于載荷而產(chǎn)生不需要的外傾角。使輪胎的內(nèi)外側(cè)磨損均勻，還可以提高車身的橫向穩(wěn)定性。外傾角的調(diào)整根據(jù)各車型各有不同，調(diào)整方法也有不同。主要調(diào)整方法有：調(diào)整墊片、大粱槽孔、不同心凸輪、偏心球頭、上控制臂的調(diào)整、下控制臂的調(diào)整等。

1.2 主銷內(nèi)傾角

在汽車橫向平面內(nèi)主銷上部向內(nèi)傾斜的現(xiàn)象叫主銷內(nèi)傾。主銷軸線與地面鉛垂線在汽車橫向平面所形成的角度稱為主銷內(nèi)傾角。主銷內(nèi)傾角的作用是減少轉(zhuǎn)向操縱力。但應(yīng)用在四輪定位、底盤維修時往往無法將解決問題，其原因是由于車體底盤的結(jié)構(gòu)，所有四輪定位角度都互相通過底盤的機(jī)械結(jié)構(gòu)相連結(jié)。改變外傾角可同時改變內(nèi)傾角，改變內(nèi)傾角會造成外傾角改變。不同的懸架結(jié)構(gòu)有不同的外傾角調(diào)整方法。如果向左右移動上支架點(diǎn)或移動下支架點(diǎn)，則不但外傾角改變，其內(nèi)傾危跟著變。因此即使外傾角被調(diào)標(biāo)準(zhǔn)了，但由于內(nèi)傾角的變化，車行不順。解決了一個毛病，同時又制造了另一個毛病。

1.3 主銷后傾角

主銷裝在前軸上，其上端向后傾斜，這種現(xiàn)象叫做主銷后傾，在縱向垂直平面內(nèi)，垂線與主銷軸線之間的夾角叫主銷后傾角。主銷后傾的作用主要是為了保持汽車行駛的穩(wěn)定性，并使汽車轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向輪有自動回正功能。后傾角的角度不會影響輪胎磨，它是用來穩(wěn)定車行方向和轉(zhuǎn)向時能自動回正。對于后傾角的調(diào)整，應(yīng)根據(jù)車型不同，首先進(jìn)行分析判斷，然后進(jìn)行調(diào)整，其調(diào)整方法有下列幾種：墊片、不同心凸輪軸、偏心球頭、大梁槽孔、平衡桿等。

1.4 前束

汽車兩車輪通過車輪軸線與地面平行的平面內(nèi)，兩車輪前端向內(nèi)束的現(xiàn)象稱為前輪前束。左右輪胎中心線的前端距離和后端距離之差值稱為前輪前束值。前束作用是消除傾角不等，車向外傾大的一側(cè)轉(zhuǎn)向，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向由于外傾角所產(chǎn)生的輪胎側(cè)滑。前輪前束的調(diào)整方法是調(diào)整可調(diào)式拉桿，在調(diào)整前先將左右兩邊球頭銷止螺栓松開，夾緊轉(zhuǎn)向盤正中位置。再根據(jù)電腦提供的資料同時進(jìn)行調(diào)整。如果原來的轉(zhuǎn)向盤是在正中位置，同時調(diào)整前束轉(zhuǎn)向盤可能不會變動。直至調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，然后測試看其是否有變動，如有變動應(yīng)將其調(diào)正為止。

1.5 后輪的外傾角和前束角

現(xiàn)代汽車采用前輪驅(qū)動和獨(dú)立后懸架，若后輪定位不當(dāng)，仍然會有失去操縱穩(wěn)定性和輪胎早期磨損。因此，汽車后輪在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)具有一定程度的外傾角和前束可使后輪獲得合適的側(cè)偏角，提高高速行駛的操縱穩(wěn)定性。車輪外傾角隨著載荷的變化而變化，為了對載荷進(jìn)行補(bǔ)償，采用獨(dú)立后懸架的大多數(shù)車輛有一個較小的正后輪外傾角。如果后輪前束不符合技術(shù)要求，就要影響輪胎磨損和轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，其影響程度與前輪前束角相同。后輪前束角改變會影響前輪單輪前束角。

2 外傾角對車輛行駛的影響

2.1 車輪外傾角的影響

現(xiàn)代汽車的懸架和車橋比較堅(jiān)固，加上路面平坦，為了改善轉(zhuǎn)彎時的輪外傾角過大，車載穩(wěn)定性和行駛時的平順性，采用零傾角或負(fù)傾角的車輛越來越多。在負(fù)外傾角的車輛轉(zhuǎn)彎時外傾角變小，車輛傾斜度也相應(yīng)變小。小轎車高速轉(zhuǎn)向時，離心力增大，車身向外傾斜加大，產(chǎn)生了更大的外傾，使外側(cè)懸架超負(fù)載，加劇了外側(cè)輪胎的變形。外側(cè)輪胎與地面接觸的內(nèi)外滾動半徑不同，外側(cè)小于內(nèi)側(cè)，這不僅加劇了輪胎的磨損，也會使轉(zhuǎn)向性能減弱。不管采用正外傾角或負(fù)外傾角，由于車輪內(nèi)側(cè)和外側(cè)轉(zhuǎn)動半徑不一致而車輪轉(zhuǎn)速相同，必然造成車輪內(nèi)、外磨損不均。主銷后傾角過大時，轉(zhuǎn)向沉重，駕駛員容易疲勞；主銷后傾角過小時，在汽車直線行駛時，容易發(fā)生前輪擺振，轉(zhuǎn)向盤搖擺不定，轉(zhuǎn)向盤自動回正能力變?nèi)?，難于操縱或極易引起駕駛員疲勞等。

2.2 主銷后傾角的影響

后傾角愈大，車速愈高，前輪的穩(wěn)定性愈好，但后傾角過大會造成轉(zhuǎn)向盤沉重。現(xiàn)代高速轎車由于輪胎氣壓低，彈性較大，行駛時由于輪胎與地面的接觸面中心向后移動引起穩(wěn)定力矩增加，故后傾角可以成小到接近于零，甚至為負(fù)值（即主銷前傾）。后傾角的角度不會影響輪胎磨損，它是用來穩(wěn)定行車方向和轉(zhuǎn)向時能自動回正。增加正的后傾角角度可增加轉(zhuǎn)向盤的穩(wěn)定性，但是轉(zhuǎn)向時力量會變大；但轉(zhuǎn)向時費(fèi)力銷內(nèi)傾角愈大或前輪轉(zhuǎn)角愈大，則汽車前部抬起就越高，前輪的自動回正作用就更明顯，但轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)動方向盤費(fèi)力，轉(zhuǎn)向輪的輪胎磨損增加。內(nèi)傾角過小，回正作用小，輪胎易磨損。如果內(nèi)傾角左右不等，則車輛容易傾斜，將會出現(xiàn)以急加速時產(chǎn)生力矩轉(zhuǎn)向；緊急制動時制動力不等而產(chǎn)生制動跑偏等危險(xiǎn)。

2.3 主銷內(nèi)傾角的影響

主銷內(nèi)傾角大，回正作用強(qiáng)象。主銷后傾和主銷內(nèi)傾都有使汽車轉(zhuǎn)向自動回王、保持直線行駛位置的作用。但主銷后傾的回正作用與車速有關(guān)，而主銷內(nèi)傾的回正作用幾乎與車速無關(guān)。因此，高速時主銷后傾的回正作用超主導(dǎo)地位，而低速時則主要靠主銷內(nèi)傾起回正作用。此外，直行時前輪偶爾遇到?jīng)_擊而偏轉(zhuǎn)時，也主要依靠主銷內(nèi)傾起回正作用。

2.4 前束的影響

正前束太大，使輪胎外側(cè)磨損，胎紋磨損形式為羽毛狀。負(fù)前束太大，使輪胎內(nèi)側(cè)磨損，胎紋磨損形式也為羽毛狀。前束過大或?yàn)榱闱笆拓?fù)前束都會使車輪在地面上出現(xiàn)邊滾邊滑的現(xiàn)象，從而增加汽車的行駛阻力及輪胎的磨損，造成汽車操縱定性能變差。

2.5 后輪前束的影響

高級車輪定位包括后輪單獨(dú)前束、前輪單獨(dú)前束和前束。前束值是角度值。當(dāng)進(jìn)角為零時推進(jìn)線與車輛幾何中心線重合。后輪單獨(dú)前束是指車輪中心線與車輛幾何中心線的夾角，兩個單獨(dú)前束值應(yīng)相等。前輪單獨(dú)前束和后輪前束測好且推進(jìn)線正確時，推進(jìn)線做基準(zhǔn)測前輪前束，兩前束值也應(yīng)相等。若調(diào)整正確，此時車輛幾何中心線與推進(jìn)線重合，正前行駛位置準(zhǔn)確。在測量過程中，不但要保證此總前束的值勤，還要調(diào)整使前后輪單獨(dú)前束值均相等。否則，將產(chǎn)生推進(jìn)線偏斜，正前行駛位置偏轉(zhuǎn)。不正確的前束會增加輪胎的橫向移動，從而增加輪胎的磨損，橫拉桿改變長短的趨勢使左右前束發(fā)生變化，易產(chǎn)生跳動轉(zhuǎn)向，但這一前束變化有助于消除不規(guī)則制動造成的制動跑偏。車輪定位的正確與否，將直接影響汽車的各種使用性能，像汽車的動力性、操縱穩(wěn)定性、安全性、燃油經(jīng)濟(jì)性等，如不能正確定位就會造成輪胎的非正常磨損，降低輪胎的使用壽命。因此，汽車在使用過程中應(yīng)保持車輪定位值的標(biāo)準(zhǔn)。

3 車輪定位發(fā)展趨勢

3.1 實(shí)行后輪定位

當(dāng)汽車高速行駛時，操縱穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。為了保證汽車高速行車的操縱穩(wěn)定性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)確保汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性。汽車后輪具有一定程度的外傾和前束可使后輪獲得合適的側(cè)偏角，提高高速行駛的操縱穩(wěn)定性。在中、高檔轎車上不僅設(shè)置前輪定位而且已開始設(shè)置后輪定位角。例如桑塔納轎車后輪的外傾角是－40 c，前束25 c。

3.2 減小車輪外傾角和前束

在負(fù)外傾角的車輛轉(zhuǎn)彎時外側(cè)角減小，車輛傾斜度也相應(yīng)減小。小轎車高速轉(zhuǎn)向時，離心力增大，車身向外傾斜加大，產(chǎn)生了更大的正外傾，使外側(cè)懸架超負(fù)載加劇了外側(cè)輪胎的變形。外側(cè)輪胎與地面接觸處的內(nèi)外滾動半徑不同，外側(cè)小于內(nèi)側(cè)，這不僅加劇了輪胎磨損，也會使轉(zhuǎn)向性能降低，所以現(xiàn)代轎車車輪外傾角減小甚至為負(fù)值可使內(nèi)外側(cè)滾動半徑近似相等，使輪胎的內(nèi)外側(cè)磨損均勻，還提高了車身的橫向穩(wěn)定性。為了避免拖滑造成車輪的不正常磨損，提高車身的橫向穩(wěn)定性，車輪具有負(fù)外傾，即車輪在靜止?fàn)顟B(tài)時向內(nèi)傾斜，在轉(zhuǎn)向時車輪外傾角趨于零。由于外傾角為負(fù)值，為了抵消直線行駛時前輪行駛軌跡的偏離，則采用負(fù)前束。

3.3 增大主銷內(nèi)傾角

主銷內(nèi)傾角的存在使力臂變小，轉(zhuǎn)向輕便。但對于轎車來說，一般都有轉(zhuǎn)向助力裝置。不再需要考慮轉(zhuǎn)向的輕便性，因而往往采用增大主銷內(nèi)傾角，可以提高汽車行駛的穩(wěn)定性。

3.4 減小主銷后傾角

由于轎車一般采用超低壓扁平輪胎，在高速狀態(tài)輪胎本身具有較大的回正力矩，同時主銷內(nèi)傾角的加大也增大了回正力矩，因此，為了防止過大的回正力矩引起的回正過猛，所以要減小主銷后傾角。

3.5 車輪定位檢測參數(shù)是保證汽車行駛的參數(shù)

四輪定位角度互相通過底盤的機(jī)械結(jié)構(gòu)相連結(jié)，改變一個角度，另一角度也隨之變化。為了保證汽車安全行駛，減輕輪胎及機(jī)件的磨損，汽車車輪要保持合理的定位參數(shù)，因此經(jīng)常正確地檢測汽車四輪定位角度對提高汽車行駛安全性能有著重要意義。