定位角度基本概念
1. 主销后倾角定义(Caster):
☆主销后倾角定义:上球头或支柱顶端与下球头的连线(转向时,车轮围绕其进行转向运动的转向轴)向前或后倾斜的角度,向前倾称为负主销后倾角,向后倾斜称为正主销后倾角。
☆功能:影响转向稳定性及转向后方向盘自动回正能力。
☆症状判断:
(a) 主销后倾角太小造成不稳定:转向后缺乏方向盘自动回正能力:车速高时发飘(车辆在高速公路上行驶时应对此项予以充分重视)。
(b) 主销后倾角不对称造成跑偏:左、右两轮之主销后倾角不相等超过30′(0.5o)时车辆出现跑偏,跑偏方向主销后倾角较小的一侧。
☆案例左前轮主销后倾角设定为+0.5o,右前轮主销后倾角设定为+1.5o,刚这辆车向左跑偏。
☆主销后倾角调整手段:(1)垫片(2)偏心凸轮(3)长孔(4)支柱杆(5)支柱旋转(6)引擎托架移动(7)偏心球头
2.车轮外倾角(Camber)
☆车轮外倾角定义:轮胎的上沿偏向车辆内侧(朝向引擎、负外倾角)或外(偏离引擎、正外倾角)的角度。
☆功能:调整车辆负数作用于轮胎中心,消除跑偏,减少轮胎磨损。
☆症状判断:正外倾角太大的影响:
(1)轮胎外侧单边磨损;
(2)悬挂系统零件磨损加速;
(3)车辆会朝着正外倾角较大的的一侧跑偏。
负外倾角太大的影响:
(1)轮胎里侧单边磨损;
(2)悬挂系统零件磨损加速;
(3)车辆会朝着负外倾角较小的一侧跑偏。
☆案例:
左前轮外倾角设定为1.0o,右前轮外倾角设定为0.5o,车辆向左跑偏(左右轮外倾角误差0.5o,车辆就出现跑偏)。
☆外倾角调整手段:
(1)垫片(2)偏心凸轮(3)长孔(4)球头旋转(5)支柱旋转(7)楔形垫片(6)调整轴承座(8)偏心螺栓(7)偏心衬套(10)偏置球头
3.前束角(Toe)
☆前束角的定义: 从车辆的前方看,于两轮轴高度相同处测量左、右轮胎中心线之间的距离,车辆前端距离与后端距离差值称为前束角。前端距离大于后端距离为负前束,反之为正前束。相等为零前束。
☆功能:降低轮胎磨损与滚动磨擦。
☆症状判断:正前束太大造成:
◆轮胎外侧快速磨损
(a)对子午胎,会类似正外倾角太大所形成的磨损形态。
(b)磨损形式为锯齿状或块状。
(c)当用手由轮胎之内侧向外侧抚摸,胎纹内缘有锐利的感觉。
◆转向不稳定
(a)直行性差
(b)车轮发抖
负前束太大造成:
◆轮胎内侧快速磨损
(a) 对子午胎,会有类似负外倾角太大所形成的磨损形态。
(b) 磨损形成为锯齿状或块状。
(c) 当用手由轮胎之外侧向内侧抚摸,胎纹内缘有锐利的感觉。
◆转向不稳定
(a)直行性差
(b)车轮发抖
☆前轮前束调整手段:横拉杆调整。
☆后轮前束调整手段: (1)原厂之调整器 (2)偏心凸轮 (3)偏心螺栓 (4)偏心衬套 (5)长孔 (6)垫片
4.转向角(Turning Anlgle)
☆转向角定义:
车辆在转弯时两前轮的相对位置,转向角也可称为:
(1) 转向前展(Toe Out On Turns)
(2) 转弯半径(Turning Radius)
☆功能:
(1) 避免侧滑
(2) 避免轮胎过度磨损
(3) 避免转弯时轮胎啸叫
(4) 可诊断出变形之零件
如果转向前展角度超过1.5,车辆在转弯时会发出尖锐的噪音.其可能原因是转向前臂变形弯曲.一般来说,转向角是不可调整的,只能通过更换零件改正缺陷.
5.退缩角(Setback)
☆定义 一边轮胎比另一边轮胎退后.
☆退缩角形成的原因:
(1) 制造厂(特别设计,主要是为了抵消路拱的影响.)
(2) 撞击
☆症状判断:
退缩角的事实上反映了车辆轴距的变化.退缩角达到某种程度,车辆将出现跑偏。跑偏方向朝轴距较小一侧。
主销后倾
主销后倾是指从汽车的侧面看时每个前轮转向轴的倾斜,倾斜程度是用后倾角来度量的。如果转向轴向后倾斜,即上端的球形接头或支杆安装点在下端的球形接头后面,则后倾角就是正的;如果转向轴向前倾斜,则后倾角就是负的。后轮不必检测后倾角。
主销后倾角影响汽车直线行驶的稳定性和转向轮的回正功能。正后倾角比较大,则前轮有沿直线行驶的趋势。一方面,如果正后倾角大小适当,则可以确保汽车的行驶稳定性,而且使转向轮在转向后能够回正;另一方面,正后倾角增加了转向阻力。因此,如果汽车配置了动力转向系统,则所允许采用的正后倾角要比单纯的手动转向系统大许多。
主销后倾角太小会使转向不稳定,并使车轮晃动。在极端的情况下,负后倾角与随之引起的车轮晃动会加剧前轮的杯状化磨损。如果主销后倾角左右不等,则汽车将会被拉向正后倾角较小(或更大的负后倾角)的一侧。在解决汽车跑偏方面的问题时,要特别注意这一点。
外倾
外倾是指从汽车的前面看车轮偏离铅垂线,同后倾一样,外倾用外倾角度进行度量。如果轮胎顶部向外倾斜,那么外倾角是正的;如果轮胎顶部向内倾斜,外倾角就是负的。
零外倾角指的是车轮和轮胎完全垂直于地面,此时轮胎的磨损最小。正外倾角使轮胎外胎面比里胎面磨损得要快;负外倾角的情况则正好相反。较小的外倾角有助于操纵和转向,符合技术规范的外倾角对轮胎的磨损几乎没什么影响,但是过大的外倾角则会造成轮胎的磨损明显增加,从而缩短轮胎的寿命。
正外倾角就像正的后倾角一样影响汽车的直线行驶稳定性和转向轮的回正功能。当汽车转向时,由于正的外倾角作用,外侧悬挂有向上抬离车轮的趋势,当车轮回到直线方向时,汽车的重量压在转向轴上,帮助车轮回正。负外倾角在转弯时防止轮胎侧滑,同时也增加了转向阻力。大多数乘用车和轻型卡车都设计成正的外倾角,但很多赛车和一些高性能的市内汽车则采用负外倾角。
后轮一般采用零外倾角,但某些后悬架则设计有一定的外倾角(通常是负的)。如果前轮外倾角左右不等,汽车被拉向具有正外倾角较大的一侧;后轮外倾角不相等也会影响汽车的操纵性。
车轮前束
车轮前束是指从上往下看两个车轮指向的方向。在前端指向内的一对前轮(或后轮)是车轮前束,指向外的则称为车轮后束。车轮的前束或后束可用英寸、毫米或角度来表示。
零前束即车轮指向正前方,这时轮胎的磨损最小。太大的前束或后束将导致轮胎胎面花纹边缘羽状化的磨损。前束过大则磨损轮胎面外部花纹边缘,每排轮胎花纹内部边缘被羽状化;后束过大则会出现相反的轮胎花纹磨损效果。
当汽车为后轮驱动时,前轮通常具有前束,而当汽车为前轮驱动时,前轮则后束,这是为了在汽车行驶过程中补偿转向杆系和转向轮的变化。当汽车行驶时,前束或后束减小(或消失),这是因为车轮在加速度的作用下要回位,同时转向杆系有轻微的弯曲。
当一个转向机构的杆件长度不符合设计规范或安装角度不正确,就会使车轮前束发生变化,或者转向时出现抖动,随着悬挂系统的压缩和拉伸,杆件的外端会上下运动(如图4所示)。如果杆件的长度和角度不正确,它就会推拉转向臂,把车轮转向另一个方向,当汽车驶过一个突起或一个凹坑时,驾驶员会感觉到转向轮猛地转向另一边。
转弯外倾
转弯外倾也称为转向半径或阿克曼角。当汽车转弯时,前轮外侧车轮转向角小于内侧车轮,这使得两前轮在转弯时车轮有后束的倾向。
一定的转向外倾是必要的,因为外侧车轮必须比内侧车轮转弯半径大。如果两侧车轮转向角度相等,则外侧轮胎以小半径转弯时,将会产生拖滑。
设计转向几何参数时应考虑转向外倾,而且左右外倾的参数必须相等。转向外倾不可调节,转向外倾角左右不等或者不符合规范都是由于车辆被损坏造成的。
转向轴内倾
转向轴内倾(SAI)是指从车前看过去,转向轴偏离铅垂线,它是由支撑杆座低位和高位球头万向节中心线形成的。同主销后倾角一样,转向轴内倾会影响汽车的转向性和稳定性。对一个主销后倾较小的悬架来说,大的转向轴内倾能保证可靠的转向性和稳定性。
转向轴内倾角加上前轮外倾角形成所谓的内外倾总角。如果外倾角是正的,内外倾总角就比转向轴内倾角大;如果外倾角是负的,内外倾总角就比转向轴内倾角小。了解转向轴内倾角、前轮外倾角和内外倾总角有助于我们诊断转向节和悬架中出现的故障。
推力角
推力角是汽车的几何中心线与后轮的指向(即推力线,译者注)之间形成的角度。如果后轮指向正前方,轴向推力线和汽车几何中心线一致,则推力角为零。当汽车直线行驶,后轮驱动汽车沿着推力线前进,因此零推力角是理想的。
调整后轮前束的同时应该调整推力角,但是后悬架设计可能不允许根据后轮前束的变化调整推力角。如果推力角不能调整,与其让前轮根据汽车几何中心线定位,不如根据推力线定位。如果前轮与汽车几何中心线对准,而后轮沿着一条不与几何中心线平行的推力线驱动,将会出现转向轮扭曲、行驶过程中前轮外倾和前束不正确、轮胎加速磨损或跑偏等。
延迟(滞转)
延迟是指相对于汽车底盘来说,在某个车轴上的一个车轮处在另一个车轮的前面或后面。延迟确实在一些车型上曾应用过,如以双工字梁作前轴的老式福特卡车,但是碰撞极容易造成不正确的延迟,极不均衡的主销后倾同样会导致前轮的延迟。
行驶高度
严格地讲,行驶高度并不是一个定位参数,但它会影响其它的定位参数,特别是主销后倾角。许多制造商规定了行驶高度的测量位置,以便进行定位调整。行驶高度通常从前或后摇臂板的底部或车身轮拱的顶部测量。因为汽车车身镶板并不是提供最准确数据的测量点(存在被撞坏的可能性),行驶高度从悬挂或车架上选取测量点应更准确些。
很多卡车可以使用不同尺寸的车轮和轮胎以及各种悬挂和起重工具,因此,卡车制造商通常在同一个基本卡车模型中为不同的行驶高度规定不同的主销后倾角。