案例分析之四輪定位

1、車輛轉(zhuǎn)向橋在保證汽車轉(zhuǎn)向功能的同時(shí)， 應(yīng)使轉(zhuǎn)向輪有自動(dòng)回正作 用，以保證汽車穩(wěn)定的直線行駛。即當(dāng)轉(zhuǎn)向輪在偶遇外力作用發(fā)生偏 轉(zhuǎn)時(shí)，一旦作用的外力消失后，應(yīng) 能立即回到原來直線行駛的位置。這種自動(dòng)回正的作用是轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)來保證的。1. 主銷后傾角 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向橋時(shí)， 使主銷在汽車的縱向平面內(nèi)， 其上部 有一個(gè)向后的一個(gè)傾角，即主銷軸線和地面垂直線在汽車縱向平面內(nèi) 的夾角。11 主銷后傾角能形成回正力矩。當(dāng)主銷具有正的后傾角時(shí)，主銷軸線與路面交點(diǎn)將位于車輪與路面接觸點(diǎn)的前面。因此，車輪是 從前方被拉著前進(jìn)的，這個(gè)拉力減少車輪的干擾力，從而保持直線穩(wěn) 定行駛。當(dāng)汽車直線行駛時(shí)，若轉(zhuǎn)向輪由于轉(zhuǎn)向操作或

2、受到外力作用 而有偏轉(zhuǎn)，這就產(chǎn)生了側(cè)向力（如圖示 F2和F 2）,它的方向正好與轉(zhuǎn)向操作力及其它外力的方向相反。這時(shí)，由于 主銷后傾角產(chǎn)生的拖 距，這些側(cè)向力起到圍繞主銷軸線旋轉(zhuǎn)力 的作用，T=F2X拖距L,驅(qū) 動(dòng)力（離心力）P越大，反作用力的分力（側(cè)向力）F2也就越大，所 產(chǎn)生的回正力矩T也就越大。任何作用在銷軸上的力都將使車輪偏轉(zhuǎn) 到與加力方向相同的位置。在此力矩 T作用下，將使轉(zhuǎn)向輪回到原來的中間位置，從而保證車輛的直線行駛 ，故此力矩T稱為穩(wěn)定力矩。但穩(wěn)定力矩不宜太大，否則 在轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服該穩(wěn)定 力矩，駕駛員要在轉(zhuǎn)向盤上施加較大的力 （即轉(zhuǎn)向沉重），而且太大的主銷后傾角會(huì)造成操作方向

3、后回正太快。因穩(wěn)定力矩T的大小取決于主銷軸線延長線與輪胎著地點(diǎn)之間力臂的長短 （即拖距的大?。?。而力臂的長短以取決于主銷后傾角的大小 ，現(xiàn)在一般采用的后傾角不超過 2-3度，現(xiàn)代高速汽車則于輪胎氣壓降低，彈性增加，而引起穩(wěn)定力矩增 大，因此后傾角可以減小到接近于零，甚至于是負(fù)值。一般情況下， 車輛是向著后傾角較小的一側(cè)跑偏。12 正的主銷后傾角使左前心軸（轉(zhuǎn)向節(jié)羊角）在左轉(zhuǎn)向時(shí)向路面傾斜，這種轉(zhuǎn)向節(jié)的向下運(yùn)動(dòng)會(huì)使輪胎壓進(jìn)地面，由于這是不可 能的，所以左懸掛和底盤被升起， 產(chǎn)生了一個(gè)使方向恢復(fù)回正的扭矩， 由于這個(gè)扭矩的作用試圖使車身回到水平位置并且保持車輛的直線行 駛，保證了車輛的直線行駛的

4、穩(wěn)定性。過大的正的主銷后傾角增大了 左轉(zhuǎn)向時(shí)左前心軸（轉(zhuǎn)向節(jié)羊角）向下傾斜，這增加了底盤的升高， 因此過大的主銷傾角增大了轉(zhuǎn)向用力，即轉(zhuǎn)向會(huì)沉重。在右側(cè)心軸也 有同樣的情況，只不過是右側(cè)心軸向下傾斜。過大的主銷后傾角可能導(dǎo)致不平順的行駛狀況， 因?yàn)橹麂N中心線實(shí)際上可能是指向一些路面不平處的，在低速行駛時(shí)大的主銷后傾角 會(huì)導(dǎo)致前輪左右擺振。小角度的主銷后傾角或負(fù)的后傾角可減小這種 情況的發(fā)生（提高低速平順性） 。正的主銷后傾角多用于大多數(shù)的前輪驅(qū)動(dòng)的車輛。 一些廠家建議左前輪的正主銷后傾角比右邊的小一些平抵消由路拱引起的轉(zhuǎn)向拉 力。如果主銷后傾角用來抵消路拱的影響， 兩只前輪的外傾角應(yīng)相同。正的

5、主銷后傾角的重要性有以下幾點(diǎn)：正的主銷后傾角有助于前輪在轉(zhuǎn)向后回到直線行駛的位置 正確的主銷后傾角能改善車輛的方向穩(wěn)定性過大主銷后傾角導(dǎo)致行駛不平順 過大的主銷后傾角加劇前輪擺振 左前輪可以調(diào)節(jié)的小點(diǎn)的主銷后傾來抵消路拱的影響。當(dāng)后懸掛彈簧彈性減弱或車輛過載時(shí)，前輪的正的主銷后傾角會(huì)變大，這就解釋了為什么卡車嚴(yán)重過載時(shí)前輪可能發(fā)生擺振。如果有 人提高了后懸掛的高度并超過了廠家規(guī)定， 前輪正的主銷后傾角變小, 這時(shí)前輪主銷后傾角可能會(huì)由正變負(fù)或減小，這就解釋了當(dāng)后懸掛升 高時(shí)，車輛的方向穩(wěn)定性和控制性會(huì)降低的原因。大多數(shù)前輪驅(qū)動(dòng)的 車輛采用麥弗遜式前懸掛并設(shè)置較小的正主銷后傾角。因此滑柱上支 座

6、向后傾斜。對(duì)于這種懸掛，如果它的高度降低，后傾角變小。升高 則后傾增大。負(fù)的主銷后傾角無助于在轉(zhuǎn)向后前輪的回正 負(fù)的主銷后傾角導(dǎo)致方向失穩(wěn)并減弱對(duì)方向的控制 負(fù)的主銷后頃角消除了前輪的擺振 負(fù)的主銷后傾角減輕了傳到懸掛與底盤的路面沖擊。2.主銷內(nèi)傾角（SAI）主銷在汽車的橫向平面內(nèi)，其上部向內(nèi)傾斜 而產(chǎn)生一個(gè)角度，即主銷軸線與地面垂直線在汽車橫向平面內(nèi)的夾角, 稱為主銷內(nèi)傾角。2. 1主銷內(nèi)傾角也有使車輪自動(dòng)回正的作用。當(dāng)轉(zhuǎn)向軸線向車輛中心傾斜并且車輪處于直行位置時(shí)，轉(zhuǎn)向節(jié)的高度距離底盤最近。由 于重力的作用，這使得車輛的高度被降低，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪在外力作用下同 中間位置偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度時(shí)，每個(gè)轉(zhuǎn)向節(jié)沿

7、一條弧線運(yùn)動(dòng)，車輪的最低 點(diǎn)將下陷入路面 以下 。但實(shí)際上車輪下邊緣不可能陷入路面 以下 ， 而是將轉(zhuǎn)向車輪邊同整個(gè)汽車 前部向上抬起一個(gè)相應(yīng)的高度。這樣， 汽車 本身的重量 有使轉(zhuǎn)向輪回到原來的中間位置的效應(yīng)。22 因?yàn)檗D(zhuǎn)向輪以轉(zhuǎn)向主銷軸線為中心，以主銷偏距為半徑向左 或向右轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向阻力以偏距為力臂作用于主銷軸線，產(chǎn)生一個(gè)阻礙 轉(zhuǎn)向的力矩，主銷偏距越大，此力矩越大，即轉(zhuǎn)向阻力也就越大。主 銷的內(nèi)傾還使得主銷軸線與路面交點(diǎn)到車輪中心平面與地面交線的距 離減小（即偏距減?。?，從而可減少轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛 員加在轉(zhuǎn)向盤上的力， 使轉(zhuǎn)向操縱輕便。23 主銷內(nèi)傾角可減小從轉(zhuǎn)向輪傳到轉(zhuǎn)向盤上的沖擊力。如果偏

8、距過大，由于驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)的力就會(huì)在轉(zhuǎn)向軸線周圍產(chǎn)生一種扭矩，其 扭矩的大小與偏距的大小成正比關(guān)系。同時(shí)，對(duì)車輪施加的任何路面 沖擊都會(huì)使方向盤突然跳動(dòng)或反沖。這些現(xiàn)象可以通過縮小偏距量來 得到改善。如果汽車左右輪主銷內(nèi)傾角不同的話，行駛時(shí)，車輛將向 內(nèi)傾小（在偏距）的車輪一側(cè)跑偏。但這個(gè)距離不宜過小，即內(nèi)傾角 不宜過大，否則在轉(zhuǎn)向時(shí)車輪繞主銷偏轉(zhuǎn)的過程中，輪胎與路面將產(chǎn) 生較大的滑動(dòng)，因而增加了輪胎與路面間的磨擦阻力。這不僅使轉(zhuǎn)向 變得沉重，而且加大了輪胎的磨損。因此，一般內(nèi)傾角不大于 8 度。主銷內(nèi)傾角是在前大梁設(shè)計(jì)中保證的，由機(jī)械加工來實(shí)現(xiàn)。麥弗遜式 懸掛有一個(gè)較大的主銷內(nèi)傾角（ 13-18

9、 度），比后輪驅(qū)動(dòng)車輛的雙橫臂 懸掛的內(nèi)傾角（ 6-8 度）大一些。前輪驅(qū)動(dòng)車輛需較大的主銷內(nèi)傾角 以獲得方向穩(wěn)定性，主銷內(nèi)傾角較大即主銷偏距較?。慊蜇?fù)） ，用以防止因剎車或駛過障礙路面造成的轉(zhuǎn)向輪沖擊傳到方向盤，并減小因 突然加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)力繞主銷產(chǎn)生的力矩轉(zhuǎn)向。由于主銷內(nèi)傾角有助于 維持前輪處在中間位置，因而它實(shí)際上減少了對(duì)大的正主銷后傾角的需求。3. 車輪外傾角除了上述主銷后傾角與主銷內(nèi)傾角兩個(gè)角度保證汽車穩(wěn)定直線行駛外，前輪外傾角也具有定位的作用。車輪外傾角 是通過車輪中心的汽車橫向平面與車輪平面的交線與地面垂線之間的 夾角。車輪外傾角是輪胎磨損角之一。在早期的汽車中，給正的車輪 外傾

10、，以便改善前橋的耐用性前使輪胎與路面成直角接觸，以防止因 道路中間比兩邊高而造成的輪胎不均勻磨損。如果空車時(shí)車輪的安裝 正好垂直于路面，則滿載時(shí)車橋?qū)⒁虺休d變形而可能出現(xiàn)車輪內(nèi)傾， 這將加速汽車輪胎的偏磨。另外，路面對(duì)車輪的垂直反作用力沿輪轂 的軸向分力， 將使輪轂壓向輪轂外端的小軸承， 加重了外端及輪轂 緊 固螺母的負(fù)荷，降低了它們的使用壽命。因此，為了使輪胎磨損均勻 和減輕輪轂外軸承的負(fù)荷， 安裝車輪時(shí)應(yīng)預(yù)先使車輪有一定的外傾角， 以防止車輪內(nèi)傾。但是，外傾角也不宜過大，否則會(huì)使輪胎 產(chǎn)生偏磨 損。在高速行駛急轉(zhuǎn)彎時(shí)，離心力促使車輛重心向轉(zhuǎn)向外側(cè)移動(dòng)，車 輛較多的重量轉(zhuǎn)移到車輛的外側(cè)的車輪

11、，因而彎道外側(cè)的前懸掛受壓 向下移而內(nèi)側(cè)向上提高 。這時(shí)，內(nèi)側(cè)輪的正外傾角減小而內(nèi)邊緣得以 與路面較好地接觸以阻止側(cè)向打滑。同時(shí)，外側(cè)車輪向正外傾角更大 的方向傾斜，這使車輪外邊緣得以與路面較好地附著以阻止側(cè)滑。經(jīng) 常高速轉(zhuǎn)向易使胎冠邊緣磨損。在現(xiàn)代汽車中，懸架和車橋的強(qiáng)度比過去的汽車都有要好，并且路面也平坦了很多。結(jié)果是車輪定位正在 趨向于零車輪外傾或負(fù)車輪外傾，事實(shí)上，負(fù)車輪外傾角更有利于車 輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的操控性。這是因?yàn)樵谲囕v拐彎時(shí)總是伴有離心力，輪胎迫 使車輛用比駕駛員想要的更大弧形轉(zhuǎn)向，除非車輛能產(chǎn)生足夠大的反 力，這種反力叫做向心力，來平衡離心力。這種向心力是由于輪胎與 路面之間產(chǎn)生磨

12、擦，由胎面變形和側(cè)滑行產(chǎn)生的。這種力叫側(cè)向反作 用力。在向外傾輪胎施加垂直載荷時(shí)，在水平方向產(chǎn)生一個(gè)力，叫車 輪外傾推力。外傾推力對(duì)于負(fù)外傾的車輪時(shí)，是指向于車輪內(nèi)側(cè)的， 而正外傾角的車輪是指向外側(cè)的。在轉(zhuǎn)彎時(shí)，因?yàn)檐囕v偏傾于外側(cè)， 輪胎的外傾向正的方向變得更大，而對(duì)車輛內(nèi)側(cè)的車輪外傾推力就減 小，并且側(cè)向反作用力也減小。因此在轉(zhuǎn)彎過程中負(fù)車輪外傾能抑制 輪胎的正外傾并有助于保持良好的側(cè)向反作用力，即有利于車輛在彎道上的操控性能。4. 車輪前束車輪有了外傾角后 ，在滾動(dòng)時(shí)就類似于滾錐，從而導(dǎo)致兩側(cè)車輪向外滾開。由于轉(zhuǎn)向橫拉桿和車橋的約束使車輪不可能 向外滾開，車輪將在地面上出現(xiàn) 邊滾邊滑的現(xiàn)象

13、 。從而增加了輪胎 的磨損 。為了消除車輪外傾帶來的這種不良后果，在安裝 車輪時(shí)， 使兩側(cè)車輪的中心面不平行， 兩輪前邊緣距離小于后邊緣距離 ，這兩 個(gè)距離之差就稱為車輪前束。這樣可使車輪在每瞬時(shí)的滾動(dòng)方向接近 于向著正前方，從而在很大程度上減輕和消除了車輪外傾角而產(chǎn)生的 不良后果 。近年來隨著負(fù)前輪外傾的不斷普及及輪胎、 懸掛性能的不斷改進(jìn)，設(shè)法抵消前輪外傾帶來的不良已無必要。前束的初始目的已變?yōu)榇_保 車輛的直線行駛穩(wěn)定性。當(dāng)車輛行駛在傾斜路面上時(shí)，車身就會(huì)傾向 一側(cè)，。車輛 將有向車身傾斜方向轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)。如果各輪的前端都轉(zhuǎn) 向內(nèi)側(cè)（前束）時(shí)，車輛試圖按車身傾斜的相反方向運(yùn)動(dòng)。結(jié)果是保 持了

14、車輛的直線穩(wěn)定性。 如果前束過大， 側(cè)滑力會(huì)使輪胎有均勻磨損，如果后束過大，則難以保證直線穩(wěn)定性。5. 前驅(qū)車輛的后輪外傾角和后輪前束在 FF 前置前驅(qū)的汽車上，后輪是從動(dòng)輪，汽車的驅(qū)動(dòng)力通過縱臂（大梁的縱梁）作用于后軸上， 當(dāng)汽車行駛時(shí)，在驅(qū)動(dòng)力的作用下，后軸將產(chǎn)生一定彎曲，使車輪出 現(xiàn) 前張現(xiàn)象 ，而預(yù)先設(shè)置的前束角就是用來抵消這種前張的。后輪外傾角有兩個(gè)作用：1. 由于 外傾角是負(fù)值，可增加車輪接地點(diǎn)的跨度，增加汽車的穩(wěn)定性。2. 負(fù)外傾角是用來抵消當(dāng)汽車高速行駛且驅(qū)動(dòng)力較大時(shí)，車輪出現(xiàn)的負(fù)前束（前張），以減少輪胎的磨損。案例: 題目：四輪定位在車輛跑偏中的影響故障現(xiàn)象： 一輛 HOND

15、A 在行駛過程中偏右，且方向自動(dòng)回正性能差。故障診斷：接到此車后， 首先對(duì)該車車主進(jìn)行詢問， 得知次車在一次小事故中 碰撞到右前輪，當(dāng)時(shí)的情況是右前輪在與路基的接觸中、嚴(yán)重起包， 并且更換了右前輪。先進(jìn)行常規(guī)檢查，輪胎氣壓，減震器，輪胎的尺寸都無問題，但前輪的輪胎內(nèi)側(cè)有偏磨的跡象。然后去試車，結(jié)果同車主所描述的一樣，這輛車在平整的路面上行駛時(shí)方向總是偏右，而且操縱方向盤時(shí)感覺有發(fā)飄感覺。在這時(shí)維修人員提出先作四輪定位檢查，車主同意了，檢查結(jié)果如下:左右標(biāo)準(zhǔn)值/最大公差、八 刖前輪外傾-0 12+0 050 00 /+0 00 /-0 軸角00主銷后傾+2 45+1 55+ 1 00 /+2 4

16、5 /-1 角00主銷內(nèi)傾+3 00+2 53角刖束+0.7mm-3.6mm+0.0mm/+0.9mm/-0.9mm總刖束-2.9mm+0.0mm/+2.0mm/-2.0mm后后輪外傾-1 05-0 44-3 30 /+0 30 /-0 軸角30刖束+0.5mm+1.6mm+0.9mm/+0.4mm/-0.4mm總刖束+2.1mm+2.0mm/1.0mm/-1.0mm驅(qū)動(dòng)角+0 03通過上表內(nèi)的檢測(cè)結(jié)果，維修人員判斷右前輪的主銷后傾角過小是造成車輛跑偏的原因，進(jìn)而推該車在上次的碰撞中使右前輪的懸掛變形向后移動(dòng)，使后傾角變小。維修人員又測(cè)量了兩側(cè)的輪距，比較后發(fā)現(xiàn)右側(cè)輪距比左側(cè)小5mm三、維修方

17、案:舉起車輛，對(duì)車輛的底攔，特別是右前輪處進(jìn)行檢查，右前輪處的各部件似乎都沒有損壞，對(duì)照以往的經(jīng)驗(yàn)，維修人員決定減少左前輪主銷后傾角來補(bǔ)嘗右側(cè)的損失，從而使兩側(cè)一致。舉升車輛，拆下左前輪，下檔泥板，減震器下固定叉臂，進(jìn)而將左側(cè)的半徑桿拆下，增加調(diào)整墊片使左側(cè)的后傾角變小，然后依次裝好所拆下的零件，測(cè)量輪距，結(jié)果兩側(cè)一致，再一次的對(duì)車輛做四輪定位調(diào)整檢查，結(jié)果如下:左右標(biāo)準(zhǔn)值/最大公差前輪外傾-0 12+0 05+0 00 /+1 00 /-0 -0 12角00主銷后傾+2 00+1 55+ 1 00 /+2 45 /-1 -0 12角00主銷內(nèi)傾+3 01+2 53角刖束+0.2mm+0.3m

18、m+0.0mm/+0.9mm/-0.9mm總刖束+0.5mm+0.0mm/+2.0mm/-2.0mm、八 刖軸后輪外傾角-1 05-0 44-3 30 /+0 30 /-0 30前束+0.8mm+0.7mm+0.9mm/+0.4mm/-0.4mm總前束+1.5mm+2.0mm/1.0mm/-1.0mm驅(qū)動(dòng)角+0 00軸后維修人員再次試車，車輛在這次的行駛中沒有再跑偏，回到修理廠，對(duì)所維修處進(jìn)行再一次檢查后，交車。幾天后，該客戶再次返回廠里，這次客戶對(duì)跑偏并沒有異議，但客 戶反映；維修后方向盤的操縱性能好象不如以前好，在中高速時(shí)感覺 發(fā)飄，且方向回正性能變差。接到客戶的抱怨，難修人員首先想證實(shí)客

19、戶的描述，考慮到客戶是 一位有相當(dāng)駕齡的司機(jī)的時(shí)候，他請(qǐng)一位經(jīng)驗(yàn)豐富的師傅與自己一同 去試車。首先對(duì)回正性能進(jìn)行檢查。將汽車向右打方向直到接近最大 轉(zhuǎn)向角，然后松開方向盤，輕啃加速踏板，車輛繼續(xù)向右行駛過去,用手向左回方向，能感覺到的確有一些阻力。跑到80km/h以上，方向有輕飄飄的感覺，輕輕的動(dòng)一下方向盤，車輛的行駛方向就會(huì)改變, 用句俗話說，就是路感減小了。回到廠里，首先檢查減震器，減震器并沒漏油，用手壓車體，減震 器的反映也正常。想到減震與方向回正并沒有太大關(guān)系時(shí)維修人員判 斷不會(huì)是其它的問題。對(duì)輪胎與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行檢查，結(jié)果也無異常。這時(shí)維修人員有注意起上次的事故了，他帶著疑問向經(jīng)驗(yàn)比他大的師傅請(qǐng)教，師傅建議將主銷后傾角調(diào)大些。Accord車的前懸掛是麥佛遜雙撐桿，減掉左邊新加的墊片增加左側(cè)的后傾角，但右側(cè)卻無法將后傾角加大，維修人員再次對(duì)右前輪部 位處進(jìn)行仔細(xì)的檢查，這次他決定拆下零件檢查。在對(duì)右前下懸掛臂 雖然看起來沒有