聊聊四輪定位的那點事兒(三)—四輪定位與車輛跑偏

◆文/北京 楊老師

前兩期，筆者分別介紹了車輪定位的概念、四輪定位與輪胎偏磨的關(guān)系。本期，筆者將與大家一起探討四輪定位與車輛跑偏的話題，主要內(nèi)容有：哪些定位參數(shù)與車輛跑偏有關(guān)？ 車輛跑偏與方向盤不正是一回事嗎？ 除了定位參數(shù)，還有那些因素會導(dǎo)致車輛跑偏？

汽車跑偏是汽車行駛在平坦、干燥、硬實和清潔的道路上，方向盤處于居中位置，車輛自行偏向某一側(cè)，車輛前后軸中心的連線與行駛軌跡的中心線不一致的現(xiàn)象。車輛跑偏輕則導(dǎo)致啃胎、輪胎報廢，重則引發(fā)爆胎、車輛失控等危險狀況的發(fā)生。國家標(biāo)準(zhǔn)GB 7258-2017《機(jī)動車運行安全技術(shù)條件》中，對汽車跑偏的強(qiáng)制規(guī)定：“機(jī)動車在平坦、硬實、干燥和清潔的道路上行駛不應(yīng)跑偏，其方向盤(或方向把)不應(yīng)有擺振等異常現(xiàn)象?！?/p>

需要說明的是：國家標(biāo)準(zhǔn)GB 7258-2017對汽車跑偏沒有量化的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，通常情況下，汽車維修行業(yè)對汽車跑偏的規(guī)定是不超過5m/100m。也就是說，車輛在平坦的直路上行駛100m，車輛跑偏的距離不超過5m被視作正常；否則，就意味著汽車存在跑偏故障。

另外，最近幾年，汽車對經(jīng)濟(jì)性和舒適性的要求越來越高，底盤調(diào)教得越來越輕盈，所以很容易受路面、氣壓、風(fēng)向等因素的影響而出現(xiàn)輕微的跑偏現(xiàn)象。對于這種情況，不能算作跑偏類故障。維修人員在修車過程中，遇到此類問題時應(yīng)該合理引導(dǎo)車主，降低車主的期望值，盡可能避免車主由此而產(chǎn)生不必要的抱怨或投訴。

一、主銷定位參數(shù)對車輛跑偏的影響

主銷的定位參數(shù)有兩個：主銷后傾角和主銷內(nèi)傾角(圖1)。

圖1 主銷后傾角和主銷外傾角

主銷后傾的主要作用是減小行駛中的方向跑偏，可以使方向盤有自動回位的功能，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；過小的主銷后傾角會使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生偏擺震動。由此可見，主銷后傾有助于減小行駛中的方向跑偏，是影響跑偏的一項非常重要的參數(shù)，主銷后傾角越大車輛越不容易出現(xiàn)跑偏的現(xiàn)象。如果前輪兩側(cè)轉(zhuǎn)向軸的主銷后傾不同，就會產(chǎn)生跑偏的現(xiàn)象，一般來說，車輛會向主銷后傾角較小的一側(cè)跑偏。

主銷內(nèi)傾角在轉(zhuǎn)向時具有抬升車橋的作用，這也就使得松開方向盤時，轉(zhuǎn)向有靠重力自動回位的功用。同時，主銷內(nèi)傾角的大小會影響主銷軸線與路面交點到車輪中心平面與地面交線的距離，從而會增大或減小轉(zhuǎn)向時駕駛員加在方向盤上的力，使轉(zhuǎn)向操縱輕便或加重，同時也可減少從轉(zhuǎn)向輪傳遞到方向盤上的沖擊力。但主銷內(nèi)傾角也不宜過大，否則會加速輪胎的磨損。不同的主銷內(nèi)傾就會產(chǎn)生不同的主銷偏置距(圖2)，主銷偏置距越小(或偏向負(fù)值)，轉(zhuǎn)向越輕便，車輛越容易受到外界路面阻力的干擾，越容易跑偏。一般來說，如果車輛兩側(cè)主銷偏置距不同，車輛將向主銷偏置距較小的一側(cè)跑偏。

圖2 主銷偏置距

二、輪胎定位參數(shù)對車輛跑偏的影響

輪胎的定位參數(shù)有：車輪外傾和車輪前束(圖3)。

圖3 車輪外傾和車輪前束

車輪外傾角是輪胎相對垂直參照線的傾斜角度，其作用一方面可以使車輪接近垂直路面滾動而滑動減小轉(zhuǎn)向阻力，使汽車轉(zhuǎn)向輕便；另一方面又降低了軸承及其鎖緊螺母的載荷，提高了安全性。車輪外傾角會使得車輪有向著輪胎傾斜的方向滾動的趨勢，因此也是影響車輛跑偏的重要參數(shù)，當(dāng)左右兩側(cè)外傾角不同時，車輪會向外傾角度偏大的一側(cè)跑偏。

車輪前束是用來修正前輪外傾引起的車輪向外側(cè)轉(zhuǎn)動。由于有外傾，左右前輪分別向外傾斜，也就會向外側(cè)轉(zhuǎn)動，為了修正這個問題，如果左右兩輪帶有向內(nèi)的角度，則正負(fù)為零，左右兩輪可保持直線行進(jìn)，減少輪胎磨損。也就是說，車輪前束是為了消除車輪外傾的不良影響而存在的。

那么，車輪前束是否會影響車輛跑偏？對于這個問題，需要對前輪前束和后輪前束分開討論。

前輪為轉(zhuǎn)向輪的車輛，左右側(cè)前輪通過轉(zhuǎn)向機(jī)連接在一起，車輛直行時，前束可以通過轉(zhuǎn)向拉桿來互相傳遞，再加上地面阻力的作用，左右兩輪的前束時刻處于相等的位置。也就是說前輪前束本身不會對車輛跑偏產(chǎn)生直接影響。許多汽修同行不禁會問：為什么許多時候調(diào)整車輪前束能糾正車輛跑偏？因為前束的作用是修正輪胎外傾的副作用影響，而車輪外傾會直接影響車輛跑偏，因而調(diào)整前束會消除部分外傾導(dǎo)致的跑偏趨勢。

另外，也許有人會問：為什么做四輪定位時前軸左右前束值經(jīng)常不相同(圖4)？這是因為做定位時，我們將方向盤人為地卡到了中間位置，但在車輛行駛過程中松開方向盤，地面的阻力會自動平均分配前束值，此時方向盤有可能不是處在中間位置(俗稱“方向盤不正”)。后文將詳細(xì)討論“方向盤不正”對車輛跑偏的影響。

圖4 定位時前軸左右前束不等

如果前輪前束值不符合要求，就會加大輪胎與地面摩擦力，同時車輪前束對輪胎外傾的修正作用就會過弱或過強(qiáng)，這時就會掩蓋跑偏或加重跑偏。事實上，此時車輛由于其他參數(shù)的影響已經(jīng)具有跑偏傾向，只是被掩蓋了而已。當(dāng)跑偏傾向被掩蓋時，往往會表現(xiàn)出輪胎偏磨的現(xiàn)象。在這種情況下，如果維修人員不能綜合分析跑偏的原因，只是盲目地調(diào)整前束，就會把原本不嚴(yán)重的跑偏故障顯現(xiàn)出來或徹底掩蓋掉，從而加劇輪胎偏磨。

由于后輪沒有轉(zhuǎn)向機(jī)這個前束傳導(dǎo)設(shè)備，汽車后軸上左右兩輪的前束是相互獨立的，互不影響，而且正常情況下，左右后輪的前束是穩(wěn)定不變的(帶有后輪隨動轉(zhuǎn)向的車型除外)，除非底盤懸掛部件變形受到了外力沖擊。不同的后輪前束值則會在后橋上產(chǎn)生與車輛中心軸線不重合的推力線(推進(jìn)角)，使得車輛有沿著推力線相反的方向跑偏，尤其是對于后驅(qū)車來說，后輪前束的準(zhǔn)確與否對跑偏的影響尤為明顯(圖5)。

圖5 后輪前束對車輛跑偏的影響

三、“方向盤不正”對車輛跑偏的影響

“方向盤不正”是指：車輛在直線行駛時，方向盤不能處于水平位置(圖6)，“方向盤不正”僅與前輪前束有關(guān)，與其他定位參數(shù)無關(guān)。因為方向盤與轉(zhuǎn)向機(jī)的轉(zhuǎn)向軸相連，而轉(zhuǎn)向機(jī)左右拉桿的長度受前輪前束的影響，前輪前束不正確時，方向盤角度就會偏轉(zhuǎn)。

圖6 “方向盤不正”時的表現(xiàn)

因此，要解決方向盤不正的問題一般只有一種方法：調(diào)前束(圖7)。下面以轉(zhuǎn)向機(jī)在車軸之后的車型為例，介紹方向盤不正時的調(diào)整方法。如果車輛直線行駛時方向盤左低右高(向左偏轉(zhuǎn))，就需要縮短轉(zhuǎn)向機(jī)左側(cè)的轉(zhuǎn)向拉桿、延長轉(zhuǎn)向機(jī)右側(cè)的轉(zhuǎn)向拉桿(簡稱“左收右放”)；如果車輛直線行駛時方向盤左高右低(向右偏轉(zhuǎn))，則需要對轉(zhuǎn)向機(jī)兩側(cè)的拉桿進(jìn)行“左放右收”的調(diào)整。對于轉(zhuǎn)向機(jī)在車軸之前的車型，調(diào)整方法正好相反。

如果車輛僅僅是跑偏，松開方向盤時車輛自動偏向一側(cè)行駛，這個時候方向盤應(yīng)該是不正的。對于這種情況，我們應(yīng)先忽略方向盤不正的問題，只處理車輛跑偏的問題。而如果車輛方向盤雖然是歪的，但車輛在時卻不會跑偏，這種情況一般只是方向盤不正的故障了，可以參照上面的“左收右放”或“左放右收”的方法來修正方向盤的角度。如果車輛既跑偏又有“方向盤不正”的故障，則應(yīng)先處理跑偏問題，再調(diào)整方向盤角度。車輛跑偏往往會導(dǎo)致“方向盤不正”，而“方向盤不正”一般不會引起車輛跑偏。

另外，由于大部分車主不能正確區(qū)分“方向盤不正”與車輛跑偏，常常會把“方向盤不正”錯誤地描述成車輛跑偏，在我們的日常實際的維修中，如果維修人員不親自試車確認(rèn)，維修的結(jié)果往往是調(diào)了很多的定位參數(shù)，卻沒有得到車主的認(rèn)可。

圖7 “方向盤不正”時的調(diào)整方法

四、其他因素對車輛跑偏的影響

車輛跑偏不僅僅與四輪定位的各個參數(shù)有關(guān)，還與其他諸多因素相關(guān)，如輪胎狀態(tài)(氣壓、花紋等)、路面、轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)等。

1.輪胎對車輛跑偏的影響

左右側(cè)輪胎氣壓不一致，車輛會向氣壓低的一側(cè)跑偏。輪胎花紋深度、形狀不一致或輪胎方向安裝不正確也會導(dǎo)致車輛跑偏。有些輪胎的花紋具有方向性(圖8)，花紋不一致或花紋方向不正確，輪胎與地面的滾動摩擦力就會不一致，使得車輛左右兩側(cè)車輪的阻力不相同而出現(xiàn)跑偏。

圖8 花紋有方向要求的輪胎

2.路面對車輛跑偏的影響

處于排水的需要，一般道路路面都會設(shè)計成中間高兩側(cè)低，所以車輛靠右道行駛時會因為道路右側(cè)偏低而存在向右輕微跑偏的現(xiàn)象。當(dāng)然這也不是絕對的。很早以前，筆者就遇到一位車主抱怨：他的車在北京三環(huán)主路左偏、在三環(huán)輔路右偏。筆者陪伴該車主試車時發(fā)現(xiàn)，在三環(huán)主路上車主喜歡靠左側(cè)車道行駛(避免反復(fù)變道)，而三環(huán)主路的排水槽有的路段設(shè)計在左側(cè)、路面左側(cè)偏低，這時向左偏也就很正常；而三環(huán)輔路的排水槽多在右側(cè)，所以車輛就會出現(xiàn)向右側(cè)跑偏的趨勢。遇到這類車主，我們維修同仁只能耐心地向車主解釋清楚了。

3.轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)對車輛跑偏的影響

轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)對車輛跑偏的影響很容易被大家忽視。轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)有液壓式轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)(圖9)和電子式轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)之分。對于液壓式，決定轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的助力方向和大小的是系統(tǒng)內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥，有時候因為事故或者老化，在方向盤處于中央位置時，閥芯的左右油腔閥門關(guān)閉不嚴(yán)，使得油壓錯誤地引入轉(zhuǎn)向機(jī)的動力油缸，導(dǎo)致錯誤的助力出現(xiàn)。此時，雖然方向盤處在中間位置，但轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)卻使車輛自動轉(zhuǎn)向，從而導(dǎo)致車輛跑偏。

圖9 轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如何檢驗車輛跑偏是否由液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)引起的呢？方法其實很簡單：在確保安全的前提下，斷開助力泵的皮帶后上路試車，如果車輛跑偏故障消失，則說明車輛跑偏是由轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)引起的；如果跑偏故障依舊，則說明跑偏故障與轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)無關(guān)。

對于電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)(圖10)，由于轉(zhuǎn)向機(jī)都沒有控制閥，也不會發(fā)卡，是不是就不會影響車輛跑偏？電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)雖然沒有機(jī)械的控制閥，但是卻多了電子的扭矩傳感器。如果在靜止不轉(zhuǎn)動方向盤時，扭矩傳感器的數(shù)據(jù)不是0，而是正或負(fù)的某個數(shù)值，那么左右轉(zhuǎn)向助力大小就會不同?，F(xiàn)在的電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，完全是靠扭矩傳感器的正負(fù)來判斷方向，靠扭矩數(shù)值的大小調(diào)節(jié)助力電流，而與方向盤轉(zhuǎn)角信號沒有任何關(guān)系，此外，電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)需要校準(zhǔn)中間位置、左右的極限位置。如果校準(zhǔn)不正確，轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)就會提供錯誤的方向盤回位功能。

因此，電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)同樣也會引起車輛跑偏的出現(xiàn)，其排除方法同樣是斷開系統(tǒng)來排除。

圖10 電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.制動阻滯力對車輛跑偏的影響

制動系統(tǒng)同樣也會導(dǎo)致車輛跑偏，需要說明的是，這里所說的是松開制動踏板時的阻滯力對車輛跑偏的影響，與制動跑偏是兩個完全不同的概念。

如果一側(cè)車輪的制動分泵不回位，兩側(cè)輪胎的阻滯力就不一致，輕微時會導(dǎo)致制動盤片偏磨，嚴(yán)重時將導(dǎo)致車輛跑偏。這方面的案例雖然不多，但在多年的汽修實踐中，筆者還是遇到過此類故障。由于此類故障比較少見，一車因跑偏而送修，維修人員接車后還是習(xí)慣性地做四輪定位、檢查輪胎等，結(jié)果定位、輪胎均未見異常，最后上檢測線才發(fā)現(xiàn)兩側(cè)制動阻滯力差異很大，檢修制動系統(tǒng)后，車輛跑偏現(xiàn)象也隨之消失。

如何檢查和判斷車輛跑偏是由制動系統(tǒng)阻滯力引起的？如果有檢測線，可以上線檢測；如果沒有檢測線，可以舉升車輛讓車輪離地，踩剎車后松開，轉(zhuǎn)動車輪，檢查左右制動盤片阻力是否一致。

導(dǎo)致車輛跑偏的因素還有很多，如四驅(qū)系統(tǒng)、底盤變形、懸掛部件老化松曠、減震器變形或失效、車輛左右軸距不一致、環(huán)境風(fēng)向等，在此就不再一一贅述。

(全文完)