現(xiàn)代轎車四輪定位應(yīng)用分析

摘 要：四輪定位對(duì)汽車的安全穩(wěn)定行駛有非常重要影響。本文綜述了四輪定位的參數(shù)及其作用，以轎車為例，分析了現(xiàn)代轎車結(jié)構(gòu)變化特點(diǎn)及對(duì)四輪定位參數(shù)的影響，討論了四輪定位的檢測設(shè)備和調(diào)整方法，為保證汽車安全行駛，提高汽車維修質(zhì)量起到一定的積極作用。

關(guān)鍵詞：四輪定位 檢測 調(diào)整

中圖分類號(hào)：U27文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（c）-0093-02

對(duì)于轎車來說，其前輪、轉(zhuǎn)向節(jié)和前軸之間的安裝具有一定的相對(duì)位置，這種具有一定相對(duì)位置的安裝叫作前輪定位。后輪也同樣存在與后軸之間安裝的相對(duì)位置，也就是后輪定位。把前輪定位和后輪定位綜合到一起就是四輪定位[1]。通過對(duì)汽車進(jìn)行正確的四輪定位，可以增強(qiáng)駕駛舒適感，減少汽油消耗，增加輪胎使用壽命，保證車輛的直行穩(wěn)定性，降低底盤懸架機(jī)構(gòu)的磨損，增強(qiáng)行駛安全。

1 四輪定位參數(shù)及作用

四輪定位參數(shù)包括主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、車輪外傾角、前輪前束和后輪前束[1]。

1.1 主銷后傾角

主銷即車輪轉(zhuǎn)向時(shí)的旋轉(zhuǎn)中心。從側(cè)面看前輪，主銷向后傾倒一定的角度，稱為主銷后傾角。主銷后傾角有使車輪自動(dòng)回正的性能。設(shè)定很大的主銷后傾角可提高直線行駛性能，也會(huì)使轉(zhuǎn)向盤沉重，而且由于路面干擾而加劇車輪的前后顛簸。

1.2 主銷內(nèi)傾角

從車前后方向看輪胎時(shí)，主銷向車身內(nèi)側(cè)傾斜一定的角度，該角度稱為主銷內(nèi)傾角。該角度有使轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回復(fù)到中間位置的作用，減小轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員加在方向盤上的力，使轉(zhuǎn)向輕便，也可減少從轉(zhuǎn)向輪傳到方向盤上的沖擊力，減輕駕駛員的疲勞程度。但主銷內(nèi)傾角也不宜過大，否則會(huì)加劇輪胎的磨損。

1.3 車輪外傾

從前后方向看車輪時(shí)，輪胎并非垂直安裝，而是上端稍微向外傾倒，稱為外傾?，F(xiàn)代轎車前后輪都設(shè)有一定的外傾角，用來保證汽車滿載時(shí)，在車重及載荷的作用下車輪垂直于路面，保證輪胎均勻磨損。

1.4 車輪前束

車輪安裝后，在同一軸上的兩端車輪旋轉(zhuǎn)平面不平行，在兩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)象稱為前束[2]。采用前束的目的是為了抵消車輪外傾角引起的車輪向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢，使左右兩輪保持直線行進(jìn)，減少輪胎磨損。

2 現(xiàn)代轎車結(jié)構(gòu)變化及對(duì)四輪定位的影響

隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)汽車提出了更高的要求，汽車結(jié)構(gòu)及性能都發(fā)生了很大的變化。

2.1 前置前驅(qū)結(jié)構(gòu)形式

現(xiàn)代轎車普遍采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。該結(jié)構(gòu)形式可以橫置發(fā)動(dòng)機(jī)，有效利用發(fā)動(dòng)機(jī)艙，取消傳動(dòng)軸，采用整體式變速驅(qū)動(dòng)橋，使汽車的結(jié)構(gòu)更加緊湊，降低了駕駛室的地板高度，提高乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性，降低油耗。汽車前軸軸荷增大約60%，使汽車在高速和路滑的表面更加容易控制。由于前輪具有驅(qū)動(dòng)力，降低了前輪的側(cè)向偏離剛度，也增加了汽車不足轉(zhuǎn)向的趨勢。

2.2 采用超低壓子午線輪胎

由于子午線輪胎具有使用壽命長。滾動(dòng)阻力小、承載能力大、附著性能好、減振性能好、胎溫低、散熱快、胎面不易穿刺，不易爆胎等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)代轎車大多采用子午線輪胎。但由于子午線輪胎花紋剛性大，外胎胎面寬，若設(shè)定大外傾角會(huì)使輪胎偏磨，降低輪胎摩擦力，故現(xiàn)代轎車應(yīng)使外傾角減小，使輪胎接近垂直，目前有的轎車外傾角已有正值變?yōu)樨?fù)值，前束也相應(yīng)的變?yōu)榱素?fù)值。

2.3 助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)才應(yīng)用

助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可以使汽車轉(zhuǎn)向輕便，減輕駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度，故可以適當(dāng)減小外傾角和前束值。但設(shè)定少許的外傾角可對(duì)車軸上的車輪軸承施加適當(dāng)?shù)臋M推力。

2.4 懸架結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜

車輪的定位和懸架系統(tǒng)組件的角度直接相關(guān)。懸架系統(tǒng)由最基本的麥花臣、拖曳臂、雙A臂，到目前的三連桿、四連桿、五連桿、復(fù)合連桿等，連桿越來越多、為了提高汽車行駛平順性和乘坐舒適性，越來越多的轎車每一側(cè)的車輪都是單獨(dú)地通過彈性懸架系統(tǒng)與車架或車身相連，即四輪獨(dú)立懸架系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。這種結(jié)構(gòu)使四輪定位角度的檢測越來越難，可能因此會(huì)出現(xiàn)某種車型指定的四輪定位儀器，給輪胎定位參數(shù)調(diào)整和維修帶來一定的不便。

2.5 承載式車身在轎車上推廣

隨著汽車向輕量化方向發(fā)展，越來越多的轎車采用承載式車身。這類汽車沒有車架，車身兼起車架的作用，所有部件固定在車身上，所有的力也由車身來承受，車身負(fù)載通過懸架裝置傳給車輪。承載式車身質(zhì)量小、高度低，裝配容易，高速行駛穩(wěn)定性好，但由輪胎輪定位問題引起的轉(zhuǎn)向及輪胎磨損的故障也逐漸增多。

3 輪胎定位類型

3.1 新車定位

轎車設(shè)計(jì)加工制造及在裝配時(shí)，其主銷內(nèi)傾角一般是在加工的時(shí)候預(yù)留，懸架系統(tǒng)的角度也是根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)先設(shè)定的，因不同汽車結(jié)構(gòu)及布置形式而不同，為保證汽車操縱穩(wěn)定性和安全性，各輪的各種傾角和束值也各有不同，并且有可調(diào)部分和不可調(diào)部分之分。

3.2 零部件更換或維修定位

輪胎定位是車輪、車橋、懸架等部件之間的關(guān)系。汽車由于某種原因在更換或檢修輪胎、減震器等部件后，可能會(huì)破壞原配合角度，故在做這些部件維修及更換時(shí)，都應(yīng)相應(yīng)檢測調(diào)整四輪定位參數(shù)。出于維護(hù)目的，對(duì)于新車在駕駛3個(gè)月后，以后半年或一萬公里，零部件都有一定的磨損，可能會(huì)造成定位參數(shù)不匹配，應(yīng)相應(yīng)地做一次四輪定位。

3.3 運(yùn)行不良定位

當(dāng)駕駛車輛時(shí)感到方向盤轉(zhuǎn)向沉重、發(fā)抖、跑偏、不正、不歸位或者輪胎單邊磨損、波狀磨損、塊狀磨損、偏磨等問題以及有飄浮、顛顫、搖擺等現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，都可能是輪胎定位不準(zhǔn)造成的，應(yīng)該做四輪定位。

4 四輪定位檢測設(shè)備

汽車四輪定位檢測分靜態(tài)檢測和動(dòng)態(tài)檢測兩種，需要不同的檢測設(shè)備檢測。

4.1 靜態(tài)檢測設(shè)備

靜態(tài)檢測是指汽車靜止不動(dòng)，對(duì)其定位參數(shù)進(jìn)行檢測，常用的檢測設(shè)備是四輪定位儀。四輪定位儀有前束尺和光學(xué)水準(zhǔn)定位儀、拉線定位儀、CCD定位儀、激光定位儀和3D影像定位儀等幾種。其中轎車檢測用的較多的是3D影像和CCD定位儀。

4.1.1 3D影像定位儀

3D影像定位儀主要采用物理透視學(xué)的基本原理與計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)，測量時(shí)將四個(gè)目標(biāo)反光板安裝在車輛的四個(gè)輪輞上，滾動(dòng)車輪，由攝像機(jī)對(duì)目標(biāo)反光板上的幾何圖形進(jìn)行連續(xù)拍攝，通過計(jì)算機(jī)對(duì)幾何圖形的變化進(jìn)行分析運(yùn)算，得出車輪及底盤等的相應(yīng)定位參數(shù)，再由顯示屏進(jìn)行顯示。該定位儀除檢測所有傳統(tǒng)參數(shù)外，還可測出輪偏、單輪定位、前束鎖定測量、空氣懸架車輛定位參數(shù)等，精度可以精準(zhǔn)到0.1mm/0.01°。在測量時(shí)僅需推動(dòng)汽車或滾動(dòng)車輪，即可完成所有參數(shù)測量，操作簡單，其測量不受平臺(tái)水平度影響，測量方式先進(jìn)、測量時(shí)間短，故障率低，可隨意挪動(dòng)使用，無需定期標(biāo)定，是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的四輪定位儀。

4.1.2 CCD定位儀

CCD汽車四輪定位儀數(shù)據(jù)采集部分為四個(gè)測量探頭，測量探頭中的8個(gè)傳感器（CCD）形成一個(gè)封閉的四邊形，分別感應(yīng)與其相對(duì)的測量探頭上的紅外發(fā)射管的光線坐標(biāo)，可以測量出四個(gè)輪輞的相互關(guān)系，從而確定車輪的定位參數(shù)；經(jīng)無線發(fā)射器傳輸?shù)綑C(jī)柜中的無線接收器，再經(jīng)中控機(jī)中的COM口傳輸?shù)诫娔X主機(jī)，進(jìn)行運(yùn)算與處理，在顯示屏上顯示。該儀器的測量精度及自動(dòng)化程度較高。

4.2 車輪定位動(dòng)態(tài)檢測設(shè)備

汽車在行駛時(shí)與靜態(tài)時(shí)相比發(fā)生懸架形變、輪胎氣壓變化，輪輞輪胎的變形、負(fù)荷不同，底盤間隙發(fā)生改變等，為更好地檢測四輪定位參數(shù)及個(gè)參數(shù)的匹配情況，需要靜態(tài)定位后進(jìn)行汽車定位參數(shù)動(dòng)態(tài)測量，即動(dòng)態(tài)定位檢測。

車輪定位動(dòng)態(tài)檢測常用的設(shè)備是側(cè)滑實(shí)驗(yàn)臺(tái)，主要有滑板式和滾筒式兩種。目前國內(nèi)在用的大多數(shù)側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)是滑板式，檢測時(shí)使汽車前輪勻速通過滑板，通過滑板左右方向位移量來檢驗(yàn)輪胎側(cè)滑量。滾筒式試驗(yàn)臺(tái)檢測時(shí)，前輪放在滾筒上，由模擬路面的滾筒來驅(qū)動(dòng)。同時(shí)有三個(gè)小滾子緊貼輪胎，小滾子可以在互相垂直的兩個(gè)方向上自由擺動(dòng)，由小滾子的支座來測量側(cè)向力。這種試驗(yàn)臺(tái)可以邊檢測邊調(diào)整，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高。

5 輪胎定位參數(shù)調(diào)整方法

輪胎定位參數(shù)的調(diào)整是由專業(yè)技師在專用的四輪定位儀上，依據(jù)車輛原廠標(biāo)準(zhǔn)將各種角度調(diào)整到合適的范圍內(nèi)。調(diào)整前先把輪胎氣壓充到規(guī)定值，然后按照主銷后傾角→前輪外傾角→前輪前束→后輪外傾角→后輪前束的順序進(jìn)行。主銷內(nèi)傾角是在前軸加工時(shí)由前梁兩端的主銷孔軸線上端向內(nèi)傾斜形成的，一般不能調(diào)整要求，只作參考。

不同的車型，輪胎定位參數(shù)有不同的調(diào)整方法。

主銷后傾角的調(diào)整，一般可以通過調(diào)整前懸架、增減前平衡桿墊片的厚度（本田、凌志等）來實(shí)現(xiàn)，如馬自達(dá)車，通過擰松4個(gè)前懸架組件固定螺栓的螺母，按下?lián)鯄K，轉(zhuǎn)動(dòng)前懸架組件使其偏離中心，即可改變前輪外傾和主銷后傾角。

當(dāng)車輪外傾角不符合規(guī)定時(shí)，須首先檢查輪轂軸承是否松曠、轉(zhuǎn)向節(jié)銅套是否磨損、轉(zhuǎn)向節(jié)軸是否變形等，根據(jù)故障情況可予修復(fù)或更換。對(duì)前輪外傾的調(diào)整，一般也可以通過調(diào)整懸架結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。如別克轎車通過擰松車輪軸頭與減震器支架固定螺母，然后將下端固定螺母頂出或拉回來調(diào)節(jié)。對(duì)于后輪外傾的調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)后車輪來實(shí)現(xiàn)。如林肯轎車，通過松開后輪軸頭總成與減震器支架固定螺母，然后將輪胎上部向里抵或向外拉進(jìn)行調(diào)節(jié)。

前輪前束值的調(diào)整可通過控制臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿等機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。如別克、凱迪拉克等車型，通過擰松控制臂固定螺栓，將控制臂移出或移近進(jìn)行調(diào)整[3]。

后輪前束值的調(diào)整可通過后橫架的偏向螺栓，后輪左右控制臂、后輪連桿等進(jìn)行調(diào)整。如尼桑轎車，通過松開后橫架的偏向螺栓，向左或向右轉(zhuǎn)動(dòng)，即可調(diào)整；豐田轎車，通過擰松后輪連桿上的鎖緊螺母，然后轉(zhuǎn)動(dòng)連桿調(diào)節(jié)螺栓，伸長或縮短連桿長度，即可調(diào)節(jié)。

在調(diào)整四輪定位角度的時(shí)候，首先通過定位儀測得定位角度，定位儀測量精度很重要，但調(diào)整定位角度的‘人’更是重要，經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)兼?zhèn)涞募紟熍浜舷冗M(jìn)的儀器才能調(diào)整到最好。

6 結(jié)語

為了保證汽車安全行駛，減輕輪胎及機(jī)件的磨損，汽車車輪要保持正確的定位參數(shù)和合理的匹配，因此，定期正確地檢測汽車四輪定位參數(shù)對(duì)提高汽車安全性有非常重要的意義。

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