谈四轮定位原理及其对车辆行驶性能的影响

谈四轮定位原理及其对车辆行驶性能的影响

钟焱

武警贵州省总队 贵州贵阳 550000

摘  要：随着汽车技术的不断发展，汽车四轮定位已成为现代汽车行业成为不可或缺的技术。本文主要介绍汽车四轮定位的原理及定位参数对对车辆行驶性能的影响，以便加深对汽车四轮定位的认识和了解。

关键词：四轮定位、参数、作用、影响

为确保安全和操纵性能，车辆都会在出厂前装配并调试好四轮定位参数，在日常使用中，由于交通事故、道路坑洼不平造成的剧烈颠簸、底盘零件磨损、更换底盘零件和更换轮胎等原因，将改变原有参数值，致使车轮定位失准，就可能产生诸如轮胎异常磨损、车辆跑偏、安全性下降、油耗增加、零件磨损加快、方向盘发沉、车辆发飘等不适症状。

1 四轮定位的概念

车辆的转向轮、主销和前轴之间的安装具有一定的相对位置，这种具有一定相对位置的安装叫做转向轮定位，也称前轮定位；对于后轮也同样存在与后轴之间安装的相对位置，称后轮定位；前轮定位和后轮定位总称为四轮定位。

2  四轮定位的主要参数

2.1  主销后倾角

主销后倾角是指主销轴线与地面垂线在车辆纵向平面内的夹角（如图1），上球头在铅垂线的后方为正，反之为负。车辆直线行驶时，若转向轮受到外力作用稍有偏转或方向盘稍作转动而偏离直线行驶方向时，正主销外倾角由于车辆离心力的作用可以使车轮形成自动回正的稳定力矩，使车轮自动回正，保证稳定的直线行驶。

2.2  主销内倾角

主销内倾角是指主销轴线与地面垂线在车辆横向平面内的夹角（如图2），上球头向内为正，反之为负。由于主销内倾角的存在，当转向轮受操纵偏转时，车辆前轴将略微提高，这样，车辆本身的重力有使转向轮回复到原来中间位置的作用，从而可以使转向操纵轻便，同时也可以减小从转向轮传递到方向盘上的冲击力。

2.3  车轮外倾角

车轮外倾角指通过车轮中心的横向平面和铅垂面之间的夹角（如图3），当车轮顶部向车辆外部倾斜时角度为正，反之为负。车轮外倾角是为了保证车辆重载时轮胎胎面能与具有横向拱形的路面平面接触，以减小轮胎磨损，同时还可以改善车轮外轴承受力情况。

2.4  前束及前束角

前束是指同轴两轮后端距离与前端距离的差值，后端距离大于前端距离为正，反之为负；车轮前束也可以用角度表示即前束角，是指轮胎中心线与纵向中心线的夹角（如图4）。前束是为了弥补车轮外倾角产生的不良作用，前束与车轮外倾角匹配恰当，可以保证轮胎只做纯滚动而不产生横向滑移，减少轮胎磨损。

2.5  后轮推进角和推进线

车辆后轮总前束的平分线是车辆推进线，推进线与汽车纵向几何中心线形成的夹角，叫做后轮推进角，（如图5），当推进角为零时，推进线与车身几何中心线重合；推进角不为零时，后轮沿推进线给车辆一个力矩，从而引起车辆的跑偏。推进角可能是由于后桥轴线与前桥轴线不平行而形成，也可能是由于两后轮的前束不一致而形成。

3  四轮定位对汽车行驶性能的影响

3.1  主销后倾角的作用及影响

主销后倾角的作用主要是为了保持车辆行驶的稳定性，并使车辆转向后，转向轮有自动回正功能。主销后倾的回正作用与车速有关，中高速时主销后倾的回正作用起主导地位，后倾角越大、车速越高，车轮产生的稳定力矩越大，车辆行驶稳定性越好。但后倾角过大会造成转向沉重，过小则容易使转向轮发生摆振，使转向发飘。当左右前轮主销后倾角不等时，车辆会出现向后倾角小的一侧跑偏。

3.2  主销内倾角的作用及影响

主销内倾角的主要作用是减少转向操纵力，减少回跳和跑偏的现象，改善车辆直线行驶的稳定性，同时主销内倾角也具有一定的前轮自动回正作用。角度越大，车辆稳定性越好，回正作用越强，但转向越费力，轮胎容易磨损；反之，角度越小，回正作用越小，车辆稳定性越低。主销内倾的回正作用与车速无关，靠前轴轴荷保证车辆直线行驶和转向轮自动回正，因此在车速较低时，转向轮主要是依靠主销内倾起回正作用。左右内倾角不等时，也可能出现因车辆倾斜而出现急加速时产生力矩转向和紧急制动时因制动力不等而产生制动跑偏等危险现象。

3.3  车轮外倾角的作用及影响

一般车辆的车轮外倾角为正外倾，重载时接近于零。车轮外倾角过大，会加速轮胎外缘磨损，外倾角过小，会加速轮胎内缘磨损；若左右正外倾角不等，车辆会向外倾角大的一侧跑偏，同理，左右负外倾角不等时，车辆会向负外倾角小的一侧跑偏。

3.4  前束及前束角的作用及影响

前束的设计主要是为了平衡车轮外倾角所带来的对轮胎的负面效果。正前束太大，使车轮外侧磨损，负前束太大，使车轮内侧磨损，胎纹磨损形式均为羽毛状。左右正前束不等，车辆会沿着正前束小的一侧跑偏；同理左右负前束不等时，车辆会沿着负前束大的一侧跑偏；前束与车轮外倾角不匹配，会使车轮在地面上出现边滚边滑的现象，从而增加车辆的行驶阻力及轮胎磨损，造成车辆操纵稳定性能变差。

3.5  后轮定位参数的作用及影响

后轮定位参数是整车四轮定位的基础，目前大多数汽车后桥是整体式或半独立式的，后轮的定位参数直接由结构保证，不能调整前束和外倾角，当后桥轴线有偏斜，或后轮半独立悬架的拉臂有变形，均会引起后轮前束的失准，此时就应当用前轮前束补偿，这叫做补偿四轮定位。若后轮推进角过大，则无法通过前轮前束补偿，则应考虑校正或更换后桥或悬臂。此外，少数高级轿车后轮独立悬架可调整后轮前束，不但要保证后轮总前束的值符合要求，还要使左右后轮前束的值相等，否则将产生推进线偏斜。

4  结束语

影响四轮定位的因素主要与使用有关，如在凹凸不平的路面上高速行驶、剧烈制动、惯性侧滑；重载或不均匀重量分布；转弯时速度过高、过猛，使侧倾力过大；以及在路边停车经常单侧或双侧车轮冲击路肩等。当然，也与维修质量有关，如悬架系统或转向系统修理、更换轮毂或轮胎后，都有可能造成四轮定位失准。因此，车辆在行驶一定的距离或使用一定时长后就必须要做四轮定位以防止车辆出现跑偏、轮胎偏磨等异常，不仅提高汽车使用寿命，更是为自己的安全提供一份保障。

参考文献：

[1]文心.汽车四轮定位的探讨[J].汽车测试报告，2020，（第7期）

[2]王飞龙，刘晓东，丁永亚.四轮定位对车辆跑偏影响及应对措施[J].汽车电器，2022，（第6期）

[3]罗进益，周红军主编.轿车四轮定位检测与调整[M].北京：人民交通出版社，2003

[4]陈家瑞，汽车构造[M]：上册.北京：机械工业出版社，2005