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四轮定位对车辆保护的意义(1)

四轮定位角度是存在于悬吊系统和各活动机件间的相对角度,保持正确的四轮定位角度可确保车辆的直进性及操控性,改善车辆的转向性并确保转向系统之回复性,避免轴承不当受力而受损及失去精度。更可确保轮胎与地面紧密接合,减少轮胎不当之磨耗及吃胎,确保转弯时的稳定性。

  一.四轮定位的意义

  汽车悬吊系统主要的定位角度包括了:外倾角(Camber),后倾角(Castor),束角(Toe),内倾角(K.P.I.),转向时的前展(Toe-out on Turn)等。其意义分述如下:

  1.外倾角(Camber):定义为由车前方看轮胎中心线与垂直线所成的角度,向外为正,向内为负。其角度的不同能改变轮胎与地面的接触点及施力点,直接影响轮胎的抓地力及磨耗状况。并改变了车重在车轴上的受力分布,避免轴承产生异常磨损。此外,外倾角的存在可用来抵消车身荷重后,悬吊系统机件变形及活动面间隙所产生的角度变化。外倾角的存在也会影响车子的行进方向,这正如摩托车可利用倾斜车身来转弯,因此左右轮的外倾角必须相等,在力的平衡下不致影想车子的直进性,再与束角(Toe)配合,提高直进稳定性及避免轮胎耗不均。增加负的外倾角需配合增加Toe-out;增加正的外倾角则需配合增加Toe-in。

  2.内倾角(K.P.I.):定义为转向轴中心线与垂直线所成的角度。有了内倾角可使车重平均分布在轴承之上,保护轴承不易受损,并使转向力平均,转向轻盈。反之,若内倾角为0,则车重和地面的反作用力会在车轴产生很大的横向切应力,易使车轴受损,转向也会变得沉重无比。此外,内倾角也是前轮转向后回正力的来源。内倾角在车辆悬吊设计之初就已设定好,通常是不可调整的。

  3.束角(Toe):定义为由上方看左右两个轮胎所成的角度,向内为Toe-in,向外为Toe-out。束角的功用在于补偿轮胎因外倾角及路面阻力所导致向内或向外滚动的趋势,确保车子的直进性。Toe-in会造成转向不足,Toe-out则会增大转向过度的趋势。

  4.后倾角(Caster):定义为由车侧看转向轴中心线与垂直线所成的夹角,向前为负,向后为正。后倾角的存在可使转向轴线与路面的交会点在轮胎接地点的前方,可利用路面对轮胎的阻力让车子保持直进,其原理就如购物推车的前轮会自动转至你施力的方向并保持直进一般。后倾角越大车子的直进性越好,转向后方向盘的回复性也越好,但却会使转向变得沈重。一般车子的后倾角大约在1~2度之间。

  5.转向时前展(Toe-out on Turn):定义为转向时两前轮转向角度之差。过弯时弯内轮所转的角度通常大于弯外轮,相差在2度左右,其目的是在过弯时使车子能以后轴延伸线的瞬时中心为圆心顺利过弯。此外当弯内轮转角较大时,阻力也较大,阻力的不同可使车子偏向阻力大的一方使转向容易(请想像坦克车的转弯方式)。

  6.Off-set :Off-set定义为轮圈的接合面(Mounting Surface)和轮圈中心(Center of Rim)的距离,往外侧方向的为正(Positive Offset),往轮圈内侧的为负(Negative Offset)。改变轮圈的Offset会改变车子的轮距,而轮距是指轮胎中心线间的距离,因此若只是单纯的加大轮圈和轮胎而不改变Off-set,对轮距并不造成影响。

  若改用正的Off-set值较小的轮圈会将轮距加宽,如此可减少过弯时车身重心的转移,提高车子的过弯速度极限。但相对的也因为加大了转向轴中心与轮胎中心的距离,使得转向变得困难且使转向机构负荷加重,造成方向机连杆的变形量加大,因此必须适度的增加Toe-in来修正。不过这都是不正常的方式,所以应该尽可能使前轮的Off-set接近原来的Off-set值。

  对后轮来说,改用较大的轮圈时,若不改变Off-set常会遇到轮胎内侧碰到悬吊机构的问题,因此在不会磨到轮拱的情况下,使用正Off-set值较小的轮圈倒是有好处的。但需注意的是对后轮为独立悬吊的车来说,如此的改变在加速及刹车时会加大后轮Toe的变化量,这对一般街车尚无影响,但对赛车来说却是个大问题。 我们以BMW的5系列(E34)为例来看看加大轮圈时Off-set应如何改变。起初原厂提供的铁圈为15*7J、Off-set 47,铝圈则为15*6J、Off-set 36;改用17吋铝圈时,原厂提供的是17*7.5J、Off-set 35,Racing-Dydamic提供的是前轮17*8.5J、Off-set 18,后轮17*9J、Off-set 13,HARTGE提供的是前轮17*8.5J、后轮17*9J,Off-set则皆为18。

  改变Off-set也会影响轴承的负荷,一般的车辆Off-set的设计都是以直行时最低的轴承负荷为目标,使用正Off-set值较小的轮圈虽会稍微增大车子直行时轴承的负荷(Off-set变化在50mm以内都不必过分忧虑轴承负荷的问题),但却可使过弯时的负荷减低。

  二.如何选择四轮定位店家

  随著悬吊系统的演进由最基本的麦花臣、拖曳臂、双A臂,到三连杆、四连杆、五连杆、复合连杆;连杆越多、结构越复杂,相对的对于四轮定位角度的要求也就越高,因此会出现某种车型指定的四轮定位仪器, 四轮定位仪器并非用来调整、改变定位角度,他只是用来量测定位角度供技师参考,技师以仪器所量测出的角度和原厂所定的角度比较,若超出设计容许范围则则进行调整或更换部份机件,以求回复原设计角度。所以当你在选择四轮定位店家时,必须记得定位仪器的优劣固然重要,但调整定位角度的‘人’更是重要,经验和技术兼备的技师配合先进的仪器才是最佳的选择。

  三.常见的定位问题

  在日常的行车中如何去判断底盘、悬吊的异常,并判断其发生的原因,我想是读者最想知道的,在此就提出几个典型的问题供大家参考。 直进性不良:行驶时偏左或偏右,或是行驶时方向并不偏斜,但方向盘不正,这通常是典型的定位问题,但轮胎磨耗不均或左右轮用了不同型式的轮胎也会影响车子的直进性。

  直进性不佳的问题中较恼人的大概要算是直行时方向盘会随著路面时而为正、时而产生小角度的偏差,方向盘总无法‘安定’的待在原地,其中最可能的原因就是左右轮后倾角(Caster)有所偏差,造成左右轮回复力的不同,在两力不平衡的情况下自然易受路面的影响。

  方向盘的抖动:方向盘的抖动除了因传动轴磨损所造成外(FF车),绝大部分是因为轮胎及轮圈的问题所导致的。胎压太高或轮圈变形都会造成全车的抖动,轮胎的真圆度不佳及平衡度不准确,更是造成方向盘抖动的主因。 此外刹车碟盘不平造成刹车时的抖动,及左右轮刹车力不均等造成刹车时行进方向的偏斜都不是四轮定位能为你解决的。

  四.四轮定位Q&A

  (1)四轮定位需要多久做一次?依使用情况底盘及定位最少应每半年检查一次,若有角度已超出基准容许值,就应藉由调整或更换部份零件来使其回复正确的角度。

  (2)常见的定位问题有哪些?最常见的定位问题就是因常时间震动造成的Camber及Toe角度的误差,以及行经凸起路面及窟窿所造成Caster的变化。

  (3)如何察觉定位角度的异常?一般说来会发觉定位异常而求助的车主,约有60%是因为直行性不良,方向盘角度偏一边,其次是因为方向盘抖动的,还有就是行驶一段 时间后发现轮胎磨耗不平均。

  (4)加大轮圈尺寸(Inch-Up),Off-set改变时定位角度是否要配合做修正?加大轮圈尺寸时应尽量使用与原始尺寸轮圈相同Off-set,以确保底盘能保持原有的性能。但目前市场上的产品因受限于轮圈厂商所提供的的产品形式有限,及美观上的考量,所以你换轮圈时对方都会建议你换上正Off-set值较小轮圈,只要相差不大而且不会磨到轮拱,则只需将Toe-in稍微增加即可。

  (5)改用短弹簧降低车身时,是否会改变定位角度,又该如何修正?改用短弹簧后车身降低,对悬吊系统机件来说其几何变化就如同车身载重后车身降低的变化一般,所以除非降低的幅度很大,否则如一般改装用弹簧将车身降低3~4公分并不须要修正定位角度。
来源:湖北江南专用特种汽车有限公司      时间:2009-5-25 12:32:15
 
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