聊聊四輪—定位的那點事兒(一)
——四輪定位基礎(chǔ)

◆文/北京 楊老師

四輪定位是汽車售后業(yè)務(wù)中最常見的保養(yǎng)項目之一，是汽修人應(yīng)該具備的基本技能；許多路邊小輪胎店，都能打出“買輪胎送定位”的口號，把四輪定位當(dāng)做“贈品”；一些汽修人認(rèn)為“四輪定位就是把數(shù)據(jù)調(diào)綠了”。四輪定位真的這么簡單，這么沒有技術(shù)含量嗎？

本期起，本刊特邀汽修大咖楊老師跟大家一起聊聊看似簡單的四輪定位，深入探討輪胎跑偏、啃胎與四輪定位的關(guān)系。相信會讓大家對四輪定位有全新且全面的認(rèn)識。

楊老師(楊波）

汽車維修高級技師、機(jī)動車檢測維修工程師。從事汽車維修工作近20年，先后擔(dān)任現(xiàn)代、通用4S店技術(shù)總監(jiān)、日德等外資車企的技術(shù)培訓(xùn)講師。具有扎實的理論基礎(chǔ)，在汽車電控診斷領(lǐng)域有著豐富的實戰(zhàn)經(jīng)驗和獨到的維修見解。現(xiàn)在某外資車企擔(dān)任技術(shù)支持工程師。

合適的四輪定位參數(shù)是確保車輛各種性能的前提，否則將影響整車的行駛穩(wěn)定性、安全性、舒適性，而且還會造成油耗增加、輪胎磨損加劇、加速底盤懸部件老化等等不良后果。

從筆者接觸的案例來看，很多時候在我們即使把四輪定位的參數(shù)都調(diào)成了綠色，車輛依然有跑偏、啃胎的故障現(xiàn)象。做四輪定位不是簡單“擰幾扳手”就能解決的事情，而是要在熟悉四輪定位原理的基礎(chǔ)上，正確測量各個參數(shù)，并有針對性地準(zhǔn)確調(diào)整各個定位數(shù)據(jù)。

要想分析四輪定位對車輪跑偏、啃胎的影響，首先有必要了解一下與四輪定位相關(guān)基本概念。

一.什么是四輪定位？

四輪定位包括前輪定位和后輪定位。前輪定位又叫轉(zhuǎn)向輪定位，主要是轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向節(jié)和前軸三者之間的相對位置。后輪定位是后輪和后軸的相對位置。

四輪定位的參數(shù)包括主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、車輪外傾角、車輪前束。需要注意的是：四輪定位指的是前后四個車輪(主要指乘用車)的定位，而不是指每個車輪的四個定位參數(shù)。對于一般來講，車輛的前輪都是轉(zhuǎn)向輪都會具有上述的四個重要的定位參數(shù)；而車輛的后輪定位來講，我們遇到乘用車上的后輪一般都是非轉(zhuǎn)向輪，不會涉及轉(zhuǎn)向節(jié)以及上下轉(zhuǎn)向球頭，所以也就沒有主銷的概念，我們也只考慮后輪每側(cè)的車輪外傾和前束兩個參數(shù)。

二.什么是主銷？

很多人都錯誤地認(rèn)為，主銷是減震器上支點與下支臂球頭的連線。其實，這只適用于目前我們常見轎車的麥弗遜式獨立懸掛，而對于雙叉臂式獨立懸掛、整體式轉(zhuǎn)向橋的車輛則不適用。

為此，筆者認(rèn)為，適用于所有車輛上的主銷定義應(yīng)該是：轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向時的回轉(zhuǎn)軸線。無論是雙叉臂獨立懸掛、還是整體式轉(zhuǎn)向橋、甚至自行車，只要是帶有轉(zhuǎn)向輪的，其主銷就是轉(zhuǎn)向時的回轉(zhuǎn)軸線。

三.什么是主銷后傾角？

主銷后傾角是指轉(zhuǎn)向軸線向前或向后傾斜的角度(圖1)。需要注意的是，測量主銷后傾角時，是從汽車的側(cè)面測量轉(zhuǎn)向軸線至垂直線之間的角度。另外，某些獨立懸架的汽車無實際轉(zhuǎn)向軸，其主銷后傾角只是一個虛擬角度。

圖1 主銷后傾角

主銷后傾的主要作用是減小行駛中的方向跑偏，使方向盤有自動回正的功能。過小的主銷后傾角會容易是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生偏擺震動，主銷后傾角越大方向的穩(wěn)定性越好；過大的主銷后傾角會導(dǎo)致轉(zhuǎn)向時費力。由于現(xiàn)代的轎車普遍采用動力轉(zhuǎn)向，也就是液壓助力或電動助力系統(tǒng)，因此現(xiàn)代轎車的主銷后傾一般設(shè)計的較大。主銷后傾角的大小對輪胎的磨損速度沒有影響。

事實上，在我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中，除了汽車，主銷后傾的應(yīng)用還有很多，如自行車、摩托車(圖2)。在自行車或摩托車上，主銷后傾角越大，穩(wěn)定性越好，但轉(zhuǎn)向也越費力。

圖2 主銷后傾在自行車、摩托車上的應(yīng)用

四.什么是主銷內(nèi)傾角

主銷內(nèi)傾角是從車前方或后方看車輪時，車輪的主銷軸向車身內(nèi)側(cè)傾斜的角度(圖3)。當(dāng)車輪以主銷為中心轉(zhuǎn)動時，車輪的最低點將陷入路面以下，但實際上車輪下邊緣不可能陷入路面以下，反而是將轉(zhuǎn)向車輪連同整個汽車前部向上抬起一個相應(yīng)的高度。這樣，在完成轉(zhuǎn)向后，在重力的作用下，轉(zhuǎn)向車輪就有自動回復(fù)到原來中間位置的效應(yīng)，使得方向盤很容易復(fù)位。

圖3 主銷內(nèi)傾角

也就是說，在轉(zhuǎn)向時，主銷內(nèi)傾角有抬升車橋的作用，松開方向盤后，方向盤具有自動回位的功能。需要注意的是主銷內(nèi)傾角也不宜過大，否則將加速輪胎的磨損。另外，主銷軸線與路面交點到車輪中心平面與地面交線的距離叫主銷偏置距，通過減小主銷偏置距，可減小轉(zhuǎn)向時駕駛員加在方向盤上的力，從而提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱輕便性，同時也可減少從轉(zhuǎn)向輪傳到方向盤上的沖擊力。

主銷內(nèi)傾角還有一個作用是在轉(zhuǎn)彎時，傾斜的車輪給車身提供支撐力，以保證車輛在轉(zhuǎn)彎時的車身穩(wěn)定性。對于這個作用的理解，我們可以舉個更直觀地例子：自行車或摩托車在拐彎的時，尤其是速度比較高的時候，都會將車子向內(nèi)傾斜，讓車輪與地面有一個夾角(圖4)，防止車身被甩出，提高車子的穩(wěn)定性。汽車也是一樣，右側(cè)車輪在向右轉(zhuǎn)彎的時候在主銷內(nèi)傾角和后傾角的共同作用下會向右側(cè)傾倒，而左側(cè)車輪雖也有主銷內(nèi)傾角，卻不會向左側(cè)傾倒，因為還有主銷后傾角，可以它又拉了回來，甚至也能向右微微傾斜。不僅如此，兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)動還使右側(cè)車身降低，左側(cè)車身抬高，整個車身也向右傾斜，于是產(chǎn)生了足夠的向心力，這樣就可以大大的提高汽車在彎道的極限，避免高速轉(zhuǎn)向失控打滑。

圖4 摩托車過彎時車身向內(nèi)傾斜

主銷后傾角與主銷內(nèi)傾角都有轉(zhuǎn)向回位的作用，但他們的作用機(jī)理不同。主銷后傾角的轉(zhuǎn)向回正是依靠在轉(zhuǎn)彎時由離心力所產(chǎn)生的地面對車輪側(cè)向反力來使車輪回正的，而離心力與車速的平方成正比，車速越高離心力越大，產(chǎn)生的回正效果越強(qiáng)。主銷內(nèi)傾角主要是由于轉(zhuǎn)向時，將車輛抬起依靠車身的重力來回正轉(zhuǎn)向輪的，與車速無關(guān)，只與主銷內(nèi)傾角度和轉(zhuǎn)向的角度有關(guān)。

因此，高速時轉(zhuǎn)向回正主要靠主銷后傾的作用，而低速時轉(zhuǎn)向回正主要靠主銷內(nèi)傾的作用。

在日常維修中，如果客戶抱怨轉(zhuǎn)向不回位時，除了檢查動力轉(zhuǎn)向助力、輪胎外，我們一定要注意檢查主銷內(nèi)傾角和主銷后傾角，同時正確區(qū)分是低速還是高速時轉(zhuǎn)向回正問題。

五.什么是車輪外傾角？

車輪外傾角是輪胎相對垂直參照線的傾斜角度(圖5)。當(dāng)車輪頂部向外傾斜時，被稱為正外傾角；當(dāng)車輪的頂部向內(nèi)傾斜時，被稱為負(fù)外傾角。

圖5 車輪外傾角

前輪外傾角一方面可以使車輪接近垂直路面滾動而減小轉(zhuǎn)向阻力，使汽車轉(zhuǎn)向輕便；另一方面又減少了軸承及其鎖緊螺母的載荷，增加了使用壽命，提高了安全性。

之前的老款或載重汽車上，由于重載時的下壓力，設(shè)計師會把車輪外傾設(shè)計正正值(防止重載時輪胎過分內(nèi)傾)，而現(xiàn)代汽車都有助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并且為了提高車輛高速及轉(zhuǎn)向時的穩(wěn)定性，設(shè)計師會把車輪外傾角設(shè)計成接近于零或負(fù)值(圖6)。

圖6 正外傾角和負(fù)外傾角

轉(zhuǎn)向時，過大的正向外傾，則會由于離心力的作用，使得外輪外傾加大，這就會加大輪胎的磨損和變形，并且橫向穩(wěn)定性變差，同時也會加劇轉(zhuǎn)向不足。

由于扁平子午線輪胎的普及，子午線輪胎的剛性大、胎面寬，若設(shè)定大外傾角會使輪胎磨偏，降低輪胎抓地力，再加上助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的推廣，也使外傾角不斷縮小?，F(xiàn)代汽車一般將外傾角設(shè)定得很小，接近垂直或者負(fù)值(圖7)。較小的外傾角有助于操縱和轉(zhuǎn)向，符合技術(shù)規(guī)范的外傾角對輪胎的磨損幾乎沒什么影響，但是過大的外傾角則會造成輪胎的磨損明顯增加，從而縮短輪胎的壽命。

圖7 賽車的外傾角多為負(fù)值

六.什么是車輪前束？

車輪前束是指車輪前端面與后端面在汽車橫向方向的距離差(圖8)，也可指車身前進(jìn)方向與前輪平面之間的夾角，此時也稱前束角。以車輛前進(jìn)方向為參照，前小后大為正前束、前大后小為負(fù)前束。

圖8 車輪前束

設(shè)置車輪前束的主要目的是修正上述車輪外傾角引起的車輪向外側(cè)轉(zhuǎn)動。車輪外傾，一方面會使得轉(zhuǎn)向輕便，另一方面，也使得左右前輪分別有向外側(cè)轉(zhuǎn)動的趨勢，為了修正這個問題，又設(shè)置了車輪前束，使得左右兩輪帶有向內(nèi)的角度，則正負(fù)抵消，從而讓左右兩輪可保持直線行進(jìn)，減少輪胎磨損。也就是說：車輪前束主要是為了消除車輪外傾的不良影響而存在的。

一般，車輛的車輪外傾和車輪前束常?！罢贝钆浠颉柏?fù)負(fù)”搭配，但考慮到車輛的整體性能，車輪外傾和車輪前束的搭配會有許多例外。一般載重汽車都設(shè)計為正外傾配合較大正前束，而現(xiàn)代轎車多采用較小的負(fù)外傾搭配小一些的正前束。表1是部分載重車和轎車的車輪參數(shù)配合情況。

表1 部分載重汽車和轎車的車輪定位數(shù)據(jù)

七.其他定位參數(shù)有哪些？

我們常見的絕大部分車輛都是前輪轉(zhuǎn)向，每個前輪(轉(zhuǎn)向輪)都有四個定位參數(shù)：主銷后傾、主銷內(nèi)傾、車輪外傾、車輪前束，而后輪一般不是轉(zhuǎn)向輪，僅有車輪外傾和車輪前束兩個定位參數(shù)。當(dāng)然，個別車型具有后輪隨動轉(zhuǎn)向功能，但由于角度很小，所以也不用過多考慮后軸與主銷相關(guān)的參數(shù)。

除了前面介紹的四個定位參數(shù)外，與車輪相關(guān)的參數(shù)還有很多，如推進(jìn)角(圖9)、退縮角、包容角、轉(zhuǎn)向角、車軸偏距等。

推進(jìn)角是車輛推進(jìn)線與車輛參考中心線(幾何中心線)之間的角度。通過后輪單側(cè)前束平分點做一直線與后輪中心相交，確定推進(jìn)線，即：汽車后輪總前束的平分線為汽車的推進(jìn)線。推進(jìn)線與車輛幾何中心線之間的夾角就是推進(jìn)角，也被稱為蟹形角。

圖9 推進(jìn)角

退縮角(圖10)有前退縮角和后退縮角之分。兩前輪中心連線的垂線與推進(jìn)線之間的夾角為前退縮角；兩后輪中心連線的垂線與推進(jìn)線之間的夾角為后退縮角。

圖10 前退縮角和后退縮角

從汽車正前方看，主銷的軸線和車輪軸線之間的夾角被稱為包容角(圖11)。從數(shù)值上看，包容角的數(shù)值等于主銷內(nèi)傾角和車輪外傾角的總和。

八.常見定位參數(shù)的調(diào)整規(guī)則

盡管汽車具有轉(zhuǎn)向功能的前輪都具有上述四個定位參數(shù)，但并不意味著這四個參數(shù)都可以調(diào)整。一般，與主銷相關(guān)的角度(主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角)都是不能調(diào)節(jié)的，如有超差，則需要更換變形的部件。車輪外傾角的調(diào)節(jié)則跟懸掛形式有關(guān)，一般可通過凸圓螺栓調(diào)節(jié)或更換不同尺寸的擺臂或轉(zhuǎn)向節(jié)即可。幾乎所有的前輪前束都可以輕而易舉地通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向機(jī)拉桿的長短來實現(xiàn)調(diào)節(jié)。

一般汽車后輪只有車輪外傾和車輪前束兩個定位參數(shù)，大多是通過偏心螺栓來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在轎車四輪定位數(shù)據(jù)修正與調(diào)整中，以主銷后傾角、車輪外傾角和車輪前束為主要調(diào)整對象，在大多數(shù)情況下，一般只需調(diào)整前輪前束。如果有必要調(diào)整其他定位參數(shù)，則應(yīng)遵循圖12所示的四輪定位調(diào)整順序。

圖11 包容角

圖12 四輪定位工序

九.四輪定位不良的表現(xiàn)有哪些？

不合適的四輪定位，最主要也是最令維修人員頭疼的表現(xiàn)有：啃胎、跑偏、方向盤不正、車輛穩(wěn)定性下降。此外，還有一些不易讓人覺察的表現(xiàn)，如：舒適性降低、行駛阻力增大油耗上升、底盤懸掛件異常磨損、行駛安全性下降等。

十.四輪定位的維護(hù)周期

只有當(dāng)車輛出現(xiàn)與四輪定位相關(guān)的故障時才需要做四輪定位嗎？答案當(dāng)然是否定的。

在車輛正常行駛過程中，都會不可避免地出現(xiàn)底盤懸掛部件間隙增大、橡膠部件老化、車輛受路面沖擊產(chǎn)生不可見的定位數(shù)據(jù)變形。為此，筆者強(qiáng)烈建議各位汽修同仁隨時向自己的客戶(車主)科普與四輪定位相關(guān)的知識，并定期檢查四輪定位參數(shù)。

雖然，汽車廠家對四輪定位的檢查不做強(qiáng)制要求，不同的汽車廠家對四輪定位推薦的維護(hù)周期也不盡相同，但筆者建議最好還是每年(20 000km)做一次四輪定位。

另外，如果已經(jīng)發(fā)現(xiàn)與四輪定位有關(guān)的故障現(xiàn)象，一定要及時檢查和維修，否則，可能會導(dǎo)致?lián)p失擴(kuò)大，車身底盤部件出現(xiàn)更嚴(yán)重的損壞，甚至引發(fā)安全問題！

與四輪定位相關(guān)的基礎(chǔ)知識先介紹到這里，下期將重點介紹“啃胎”的根源與治理方法，敬請關(guān)注。