四輪定位是汽車(chē)售后業(yè)務(wù)中最常見(jiàn)的保養項目之一，是汽修人應該具備的基本技能；許多路邊小輪胎店，都能打出“買(mǎi)輪胎送定位”的口號，把四輪定位當做“贈品”；一些汽修人認為“四輪定位就是把數據調綠了”。四輪定位真的這么簡(jiǎn)單，這么沒(méi)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(jiǎn)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(huì )讓大家對四輪定位有全新且全面的認識。
聊聊四輪定位的那點(diǎn)事兒(一)
四輪定位基礎
合適的四輪定位參數是確保車(chē)輛各種性能的前提，否則將影響整車(chē)的行駛穩定性、安全性、舒適性，而且還會(huì )造成油耗增加、輪胎磨損加劇、加速底盤(pán)懸部件老化等等不良后果。
從筆者接觸的案例來(lái)看，很多時(shí)候在我們即使把四輪定位的參數都調成了綠色，車(chē)輛依然有跑偏、啃胎的故障現象。做四輪定位不是簡(jiǎn)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上，正確測量各個(gè)參數，并有針對性地準確調整各個(gè)定位數據。
要想分析四輪定位對車(chē)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。
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什么是四輪定位？
四輪定位包括前輪定位和后輪定位。前輪定位又叫轉向輪定位，主要是轉向輪、轉向節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。
四輪定位的參數包括主銷(xiāo)后傾角、主銷(xiāo)內傾角、車(chē)輪外傾角、車(chē)輪前束。需要注意的是：四輪定位指的是前后四個(gè)車(chē)輪(主要指乘用車(chē))的定位，而不是指每個(gè)車(chē)輪的四個(gè)定位參數。對于一般來(lái)講，車(chē)輛的前輪都是轉向輪都會(huì )具有上述的四個(gè)重要的定位參數；而車(chē)輛的后輪定位來(lái)講，我們遇到乘用車(chē)上的后輪一般都是非轉向輪，不會(huì )涉及轉向節以及上下轉向球頭，所以也就沒(méi)有主銷(xiāo)的概念，我們也只考慮后輪每側的車(chē)輪外傾和前束兩個(gè)參數。
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什么是主銷(xiāo)？
很多人都錯誤地認為，主銷(xiāo)是減震器上支點(diǎn)與下支臂球頭的連線(xiàn)。其實(shí)，這只適用于目前我們常見(jiàn)轎車(chē)的麥弗遜式獨立懸掛，而對于雙叉臂式獨立懸掛、整體式轉向橋的車(chē)輛則不適用。
為此，筆者認為，適用于所有車(chē)輛上的主銷(xiāo)定義應該是：轉向輪轉向時(shí)的回轉軸線(xiàn)。無(wú)論是雙叉臂獨立懸掛、還是整體式轉向橋、甚至自行車(chē)，只要是帶有轉向輪的，其主銷(xiāo)就是轉向時(shí)的回轉軸線(xiàn)。
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什么是主銷(xiāo)后傾角？
主銷(xiāo)后傾角是指轉向軸線(xiàn)向前或向后傾斜的角度(圖1)。需要注意的是，測量主銷(xiāo)后傾角時(shí)，是從汽車(chē)的側面測量轉向軸線(xiàn)至垂直線(xiàn)之間的角度。另外，某些獨立懸架的汽車(chē)無(wú)實(shí)際轉向軸，其主銷(xiāo)后傾角只是一個(gè)虛擬角度。
圖1 主銷(xiāo)后傾角
主銷(xiāo)后傾的主要作用是減小行駛中的方向跑偏，使方向盤(pán)有自動(dòng)回正的功能。過(guò)小的主銷(xiāo)后傾角會(huì )容易是轉向系統產(chǎn)生偏擺震動(dòng)，主銷(xiāo)后傾角越大方向的穩定性越好；過(guò)大的主銷(xiāo)后傾角會(huì )導致轉向時(shí)費力。由于現代的轎車(chē)普遍采用動(dòng)力轉向，也就是液壓助力或電動(dòng)助力系統，因此現代轎車(chē)的主銷(xiāo)后傾一般設計的較大。主銷(xiāo)后傾角的大小對輪胎的磨損速度沒(méi)有影響。
事實(shí)上，在我們日常生活當中，除了汽車(chē)，主銷(xiāo)后傾的應用還有很多，如自行車(chē)、摩托車(chē)(圖2)。在自行車(chē)或摩托車(chē)上，主銷(xiāo)后傾角越大，穩定性越好，但轉向也越費力。
圖2 主銷(xiāo)后傾在自行車(chē)、摩托車(chē)上的應用
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什么是主銷(xiāo)內傾角？
主銷(xiāo)內傾角是從車(chē)前方或后方看車(chē)輪時(shí)，車(chē)輪的主銷(xiāo)軸向車(chē)身內側傾斜的角度(圖3)。當車(chē)輪以主銷(xiāo)為中心轉動(dòng)時(shí)，車(chē)輪的最低點(diǎn)將陷入路面以下，但實(shí)際上車(chē)輪下邊緣不可能陷入路面以下，反而是將轉向車(chē)輪連同整個(gè)汽車(chē)前部向上抬起一個(gè)相應的高度。這樣，在完成轉向后，在重力的作用下，轉向車(chē)輪就有自動(dòng)回復到原來(lái)中間位置的效應，使得方向盤(pán)很容易復位。
圖3 主銷(xiāo)內傾角
也就是說(shuō)，在轉向時(shí)，主銷(xiāo)內傾角有抬升車(chē)橋的作用，松開(kāi)方向盤(pán)后，方向盤(pán)具有自動(dòng)回位的功能。需要注意的是主銷(xiāo)內傾角也不宜過(guò)大，否則將加速輪胎的磨損。另外，主銷(xiāo)軸線(xiàn)與路面交點(diǎn)到車(chē)輪中心平面與地面交線(xiàn)的距離叫主銷(xiāo)偏置距，通過(guò)減小主銷(xiāo)偏置距，可減小轉向時(shí)駕駛員加在方向盤(pán)上的力，從而提高轉向系統的操縱輕便性，同時(shí)也可減少從轉向輪傳到方向盤(pán)上的沖擊力。
主銷(xiāo)內傾角還有一個(gè)作用是在轉彎時(shí)，傾斜的車(chē)輪給車(chē)身提供支撐力，以保證車(chē)輛在轉彎時(shí)的車(chē)身穩定性。對于這個(gè)作用的理解，我們可以舉個(gè)更直觀(guān)地例子：自行車(chē)或摩托車(chē)在拐彎的時(shí)，尤其是速度比較高的時(shí)候，都會(huì )將車(chē)子向內傾斜，讓車(chē)輪與地面有一個(gè)夾角(圖4)，防止車(chē)身被甩出，提高車(chē)子的穩定性。汽車(chē)也是一樣，右側車(chē)輪在向右轉彎的時(shí)候在主銷(xiāo)內傾角和后傾角的共同作用下會(huì )向右側傾倒，而左側車(chē)輪雖也有主銷(xiāo)內傾角，卻不會(huì )向左側傾倒，因為還有主銷(xiāo)后傾角，可以它又拉了回來(lái)，甚至也能向右微微傾斜。不僅如此，兩側車(chē)輪的轉動(dòng)還使右側車(chē)身降低，左側車(chē)身抬高，整個(gè)車(chē)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(chē)在彎道的極限，避免高速轉向失控打滑。
圖4 摩托車(chē)過(guò)彎時(shí)車(chē)身向內傾斜
主銷(xiāo)后傾角與主銷(xiāo)內傾角都有轉向回位的作用，但他們的作用機理不同。主銷(xiāo)后傾角的轉向回正是依靠在轉彎時(shí)由離心力所產(chǎn)生的地面對車(chē)輪側向反力來(lái)使車(chē)輪回正的，而離心力與車(chē)速的平方成正比，車(chē)速越高離心力越大，產(chǎn)生的回正效果越強。主銷(xiāo)內傾角主要是由于轉向時(shí)，將車(chē)輛抬起依靠車(chē)身的重力來(lái)回正轉向輪的，與車(chē)速無(wú)關(guān)，只與主銷(xiāo)內傾角度和轉向的角度有關(guān)。
因此，高速時(shí)轉向回正主要靠主銷(xiāo)后傾的作用，而低速時(shí)轉向回正主要靠主銷(xiāo)內傾的作用。
在日常維修中，如果客戶(hù)抱怨轉向不回位時(shí)，除了檢查動(dòng)力轉向助力、輪胎外，我們一定要注意檢查主銷(xiāo)內傾角和主銷(xiāo)后傾角，同時(shí)正確區分是低速還是高速時(shí)轉向回正問(wèn)題。
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什么是車(chē)輪外傾角？
車(chē)輪外傾角是輪胎相對垂直參照線(xiàn)的傾斜角度(圖5)。當車(chē)輪頂部向外傾斜時(shí)，被稱(chēng)為正外傾角；當車(chē)輪的頂部向內傾斜時(shí)，被稱(chēng)為負外傾角。
圖5 車(chē)輪外傾角
前輪外傾角一方面可以使車(chē)輪接近垂直路面滾動(dòng)而減小轉向阻力，使汽車(chē)轉向輕便；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(chē)上，由于重載時(shí)的下壓力，設計師會(huì )把車(chē)輪外傾設計正正值(防止重載時(shí)輪胎過(guò)分內傾)，而現代汽車(chē)都有助力轉向系統，并且為了提高車(chē)輛高速及轉向時(shí)的穩定性，設計師會(huì )把車(chē)輪外傾角設計成接近于零或負值(圖6)。
轉向時(shí)，過(guò)大的正向外傾，則會(huì )由于離心力的作用，使得外輪外傾加大，這就會(huì )加大輪胎的磨損和變形，并且橫向穩定性變差，同時(shí)也會(huì )加劇轉向不足。
由于扁平子午線(xiàn)輪胎的普及，子午線(xiàn)輪胎的剛性大、胎面寬，若設定大外傾角會(huì )使輪胎磨偏，降低輪胎抓地力，再加上助力轉向機構的推廣，也使外傾角不斷縮小?，F代汽車(chē)一般將外傾角設定得很小，接近垂直或者負值(圖7)。較小的外傾角有助于操縱和轉向，符合技術(shù)規范的外傾角對輪胎的磨損幾乎沒(méi)什么影響，但是過(guò)大的外傾角則會(huì )造成輪胎的磨損明顯增加，從而縮短輪胎的壽命。
圖7 賽車(chē)的外傾角多為負值
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什么是車(chē)輪前束？
車(chē)輪前束是指車(chē)輪前端面與后端面在汽車(chē)橫向方向的距離差(圖8)，也可指車(chē)身前進(jìn)方向與前輪平面之間的夾角，此時(shí)也稱(chēng)前束角。以車(chē)輛前進(jìn)方向為參照，前小后大為正前束、前大后小為負前束。
圖8 車(chē)輪前束
設置車(chē)輪前束的主要目的是修正上述車(chē)輪外傾角引起的車(chē)輪向外側轉動(dòng)。車(chē)輪外傾，一方面會(huì )使得轉向輕便，另一方面，也使得左右前輪分別有向外側轉動(dòng)的趨勢，為了修正這個(gè)問(wèn)題，又設置了車(chē)輪前束，使得左右兩輪帶有向內的角度，則正負抵消，從而讓左右兩輪可保持直線(xiàn)行進(jìn)，減少輪胎磨損。也就是說(shuō)：車(chē)輪前束主要是為了消除車(chē)輪外傾的不良影響而存在的。
一般，車(chē)輛的車(chē)輪外傾和車(chē)輪前束常?！罢贝钆浠颉柏撠摗贝钆?，但考慮到車(chē)輛的整體性能，車(chē)輪外傾和車(chē)輪前束的搭配會(huì )有許多例外。一般載重汽車(chē)都設計為正外傾配合較大正前束，而現代轎車(chē)多采用較小的負外傾搭配小一些的正前束。表1是部分載重車(chē)和轎車(chē)的車(chē)輪參數配合情況。
表1 部分載重汽車(chē)和轎車(chē)的車(chē)輪定位數據
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其他定位參數有哪些？
我們常見(jiàn)的絕大部分車(chē)輛都是前輪轉向，每個(gè)前輪(轉向輪)都有四個(gè)定位參數：主銷(xiāo)后傾、主銷(xiāo)內傾、車(chē)輪外傾、車(chē)輪前束，而后輪一般不是轉向輪，僅有車(chē)輪外傾和車(chē)輪前束兩個(gè)定位參數。當然，個(gè)別車(chē)型具有后輪隨動(dòng)轉向功能，但由于角度很小，所以也不用過(guò)多考慮后軸與主銷(xiāo)相關(guān)的參數。
除了前面介紹的四個(gè)定位參數外，與車(chē)輪相關(guān)的參數還有很多，如推進(jìn)角(圖9)、退縮角、包容角、轉向角、車(chē)軸偏距等。
推進(jìn)角是車(chē)輛推進(jìn)線(xiàn)與車(chē)輛參考中心線(xiàn)(幾何中心線(xiàn))之間的角度。通過(guò)后輪單側前束平分點(diǎn)做一直線(xiàn)與后輪中心相交，確定推進(jìn)線(xiàn)，即：汽車(chē)后輪總前束的平分線(xiàn)為汽車(chē)的推進(jìn)線(xiàn)。推進(jìn)線(xiàn)與車(chē)輛幾何中心線(xiàn)之間的夾角就是推進(jìn)角，也被稱(chēng)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(xiàn)的垂線(xiàn)與推進(jìn)線(xiàn)之間的夾角為前退縮角；兩后輪中心連線(xiàn)的垂線(xiàn)與推進(jìn)線(xiàn)之間的夾角為后退縮角。
圖10 前退縮角和后退縮角
從汽車(chē)正前方看，主銷(xiāo)的軸線(xiàn)和車(chē)輪軸線(xiàn)之間的夾角被稱(chēng)為包容角(圖11)。從數值上看，包容角的數值等于主銷(xiāo)內傾角和車(chē)輪外傾角的總和。從汽車(chē)正前方看，主銷(xiāo)的軸線(xiàn)和車(chē)輪軸線(xiàn)之間的夾角被稱(chēng)為包容角(圖11)。從數值上看，包容角的數值等于主銷(xiāo)內傾角和車(chē)輪外傾角的總和。
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常見(jiàn)定位參數的調整規則
盡管汽車(chē)具有轉向功能的前輪都具有上述四個(gè)定位參數，但并不意味著(zhù)這四個(gè)參數都可以調整。一般，與主銷(xiāo)相關(guān)的角度(主銷(xiāo)后傾角、主銷(xiāo)內傾角)都是不能調節的，如有超差，則需要更換變形的部件。車(chē)輪外傾角的調節則跟懸掛形式有關(guān)，一般可通過(guò)凸圓螺栓調節或更換不同尺寸的擺臂或轉向節即可。幾乎所有的前輪前束都可以輕而易舉地通過(guò)調節轉向機拉桿的長(cháng)短來(lái)實(shí)現調節。
一般汽車(chē)后輪只有車(chē)輪外傾和車(chē)輪前束兩個(gè)定位參數，大多是通過(guò)偏心螺栓來(lái)進(jìn)行調節。
在轎車(chē)四輪定位數據修正與調整中，以主銷(xiāo)后傾角、車(chē)輪外傾角和車(chē)輪前束為主要調整對象，在大多數情況下，一般只需調整前輪前束。如果有必要調整其他定位參數，則應遵循圖12所示的四輪定位調整順序。
圖11 包容角
圖12 四輪定位工序
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四輪定位不良的表現有哪些？
不合適的四輪定位，最主要也是最令維修人員頭疼的表現有：啃胎、跑偏、方向盤(pán)不正、車(chē)輛穩定性下降。此外，還有一些不易讓人覺(jué)察的表現，如：舒適性降低、行駛阻力增大油耗上升、底盤(pán)懸掛件異常磨損、行駛安全性下降等。
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四輪定位的維護周期
只有當車(chē)輛出現與四輪定位相關(guān)的故障時(shí)才需要做四輪定位嗎？答案當然是否定的。
在車(chē)輛正常行駛過(guò)程中，都會(huì )不可避免地出現底盤(pán)懸掛部件間隙增大、橡膠部件老化、車(chē)輛受路面沖擊產(chǎn)生不可見(jiàn)的定位數據變形。為此，筆者強烈建議各位汽修同仁隨時(shí)向自己的客戶(hù)(車(chē)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。
雖然，汽車(chē)廠(chǎng)家對四輪定位的檢查不做強制要求，不同的汽車(chē)廠(chǎng)家對四輪定位推薦的維護周期也不盡相同，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)現與四輪定位有關(guān)的故障現象，一定要及時(shí)檢查和維修，否則，可能會(huì )導致?lián)p失擴大，車(chē)身底盤(pán)部件出現更嚴重的損壞，甚至引發(fā)安全問(wèn)題！
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