我們每天在開的汽車,底盤并不像普通的玩具車、四驅(qū)模型車、玩具遙控車那么簡(jiǎn)單地將四個(gè)輪平行安放且完全垂直于地面,而是為了各種目的把車輪設(shè)計(jì)成在各個(gè)方向按一定的輕微的角度來(lái)安放。四輪定位到底是和懸掛系統(tǒng)的哪些參數(shù)有關(guān)?下面由小編為您一一介紹。
車輛底盤的四輪定位參數(shù)雖然每時(shí)每刻都服務(wù)于駕駛員,但要跟普通車主扯上關(guān)系,可能是在車輛行駛較多里程后需要做四輪定位之時(shí)。而對(duì)于改裝愛好者而言,了解四輪定位參數(shù)是相當(dāng)有必要的一門必修課,因?yàn)闋恳话l(fā)而動(dòng)全身的汽車底盤會(huì)在車主改動(dòng)某一部件后發(fā)生一定程度的連鎖反應(yīng)。
下面我們來(lái)看懸掛系統(tǒng)的四個(gè)重要參數(shù):
1傾角(Camber)
我們從車輛的正前方或正后方向車輛望去,車輪并不一定是完全垂直于地面的,而是與地面形成一定的微小夾角,這個(gè)就是車輪的傾角(Camber),一般來(lái)說(shuō)不容易察覺,除非用心去觀察。
由正前(后)方望去,兩車輪呈正八字形(也叫外八)的,是負(fù)傾角的設(shè)定;兩輪完全垂直地面的是0傾角;呈倒八字形(也叫內(nèi)八)的,為正傾角。
一般的前置前驅(qū)(FF)車,前輪會(huì)呈0傾角或輕微的正傾角,后輪會(huì)呈一定程度的負(fù)傾角。在負(fù)重的情況下,前輪由于傾角增益,會(huì)形成0度傾角的直線行走理想狀態(tài)。在0度傾角的狀態(tài)下,輪胎與地面的接觸面積達(dá)到最大,加速和剎車性能也最優(yōu)。而前置前驅(qū)車型后輪的負(fù)重較輕,同時(shí)不負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)車子,剎車的負(fù)擔(dān)也相對(duì)輕上不少,呈一定程度的負(fù)傾角設(shè)定可以增大彎中的輪胎接地面積,增強(qiáng)過(guò)彎穩(wěn)定性,而負(fù)傾角帶來(lái)的內(nèi)側(cè)偏磨的程度相當(dāng)輕微。
轉(zhuǎn)到高性能的后輪驅(qū)動(dòng)或四驅(qū)車型,可以明顯地看到四個(gè)車輪都呈一定程度的負(fù)傾角,目的相當(dāng)明顯,也是為了增加激烈操控時(shí)的接地面和穩(wěn)定性。原廠有這種較大負(fù)傾角設(shè)定的車子,必非善類。
汽車在直進(jìn)時(shí)接近0底傾角,在轉(zhuǎn)彎時(shí)呈負(fù)傾角幫助過(guò)彎的話,是比較理想的。所以在汽車懸掛有傾角增益(Camber Gain)這一特殊設(shè)計(jì)。意思就是車輪受到壓力后并不是完全的垂直向上運(yùn)動(dòng),而是越向上運(yùn)動(dòng),負(fù)傾角會(huì)越大。
在世界頂尖的一級(jí)方程式賽車上,前輪為了應(yīng)對(duì)快速激烈的彎道,呈明顯的負(fù)傾角設(shè)定,而后輪因?yàn)槭球?qū)動(dòng)輪,傾角并不明顯。而且,賽車傾角設(shè)定的大小跟賽道彎道的類型、彎道所占的比例都有關(guān)系。
2前束角(Toe)
當(dāng)你在汽車的正上方向下俯視汽車,四個(gè)輪子也并不是想當(dāng)然地完全平行向前安放的,而是兩前輪之間或兩后輪之間以一定的輕微的夾角排列。但這個(gè)夾角十分十分微小,肉眼基本無(wú)法分辯。束角的功用在于補(bǔ)償輪胎因外傾角及路面阻力所導(dǎo)致向內(nèi)或向外滾動(dòng)的趨勢(shì),確保車子的直進(jìn)性,并避免輪胎耗不均。
兩車輪之間前方的距離比后方的距離小的束角設(shè)定,叫內(nèi)束角(Toe In)。Toe即腳尖、腳趾,可以形象地比喻為人的內(nèi)八字腳。
反之,兩車輪之間前方的距離比后方的距離大的束角設(shè)定,叫外束角(Toe Out),類似于人的外八字腳。
外束角因?yàn)閮蛇叺妮喿佣际怯型馀艿内厔?shì),所以當(dāng)兩側(cè)輪胎抓地力不平均時(shí)更容易產(chǎn)生跑偏。而內(nèi)束角則因?yàn)橛兄赶蛑虚g的趨勢(shì),因?yàn)橹本€行駛時(shí)更不易跑偏。由于汽車的后輪一般不負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向,所以在后輪的束角設(shè)定上偏向于使用內(nèi)束角來(lái)提高直線行駛及剎車時(shí)的穩(wěn)定性。
負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向的前輪,束角的變化較多,需要根據(jù)傾角設(shè)定的參數(shù)和駕駛需求等做出相應(yīng)的設(shè)定。因?yàn)檗D(zhuǎn)彎時(shí),左右輪胎的轉(zhuǎn)彎半徑不一樣,Toe in會(huì)提升直線行駛的穩(wěn)定性,同時(shí)也會(huì)有轉(zhuǎn)向不足的傾向;Toe out則會(huì)造成轉(zhuǎn)向過(guò)度,使得車子更傾向于入彎。當(dāng)更換了避震器、短彈簧等部件降低車身,令車輪傾角發(fā)生變化后,需要調(diào)整束角與傾角相配合,提高直進(jìn)穩(wěn)定性及避免輪胎耗不均。增加負(fù)的外傾角需配合增加Toe out,增加正的外傾角則需配合增加Toe in。在改裝過(guò)程中可適當(dāng)增加Toe in或Toe out來(lái)調(diào)整車子的操控特性。適當(dāng)?shù)腡oe in有助在濕滑路面情況下車頭不過(guò)于靈敏,也有利有出彎加速的轉(zhuǎn)向表現(xiàn)。
有趣的是,以往在人們思維中固定的底盤參數(shù)設(shè)定,在被一些新技術(shù)打破。一些汽車廠商在某些新車型上應(yīng)用了后輪主動(dòng)可變束角的設(shè)計(jì),也被稱為后輪隨動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。如凱迪拉克CT6和謳歌TLX。下面簡(jiǎn)單介紹一下謳歌TLX的PAWS四輪精準(zhǔn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
ACURA TLX的PAWS四輪精準(zhǔn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Precision All-Wheel Steer),在駕駛過(guò)程中能對(duì)左右后輪束角的主動(dòng)獨(dú)立控制。
1)在中低速行駛轉(zhuǎn)彎時(shí),兩后輪向方向盤的指向相反方向偏轉(zhuǎn),前后輪像連成一條圓弧,達(dá)到減少轉(zhuǎn)向半徑和提到高速?gòu)澲械姆€(wěn)定性的目的。這樣的束角小幅度調(diào)整可使車子在市區(qū)內(nèi)的動(dòng)作更靈活,同時(shí)車子在高速?gòu)澲械霓D(zhuǎn)向特性擺脫了前驅(qū)車一貫的推頭表現(xiàn),實(shí)現(xiàn)更接近中性的轉(zhuǎn)向,提升彎道穩(wěn)定性和操控極限。
2)在高速路行駛時(shí)打方向的話,后輪會(huì)向方向盤指向同方向偏轉(zhuǎn),這就像四輪手推車一樣的轉(zhuǎn)向機(jī)制,車子更像向左右平移、滑移的感覺。
3)在高速行駛和高速制動(dòng)時(shí),后輪的束角為更大幅度左右對(duì)稱的Toe in,以提高高速及剎車時(shí)的直進(jìn)性和穩(wěn)定性。
3主銷內(nèi)傾(Kingpin Inclination)
主銷,也叫大王銷,是傳統(tǒng)汽車上轉(zhuǎn)向輪在轉(zhuǎn)向時(shí)的回轉(zhuǎn)中心軸線,傳統(tǒng)上是一條較粗的銷軸,但在現(xiàn)代獨(dú)立懸掛的汽車上已經(jīng)沒有這一元件,我們?nèi)匀话堰@條虛擬的轉(zhuǎn)向輪回轉(zhuǎn)中心軸線稱之為主銷,在四輪定位時(shí)仍需要用到主銷這一概念。一般麥弗遜懸掛的主銷是指塔頂?shù)较虑蝾^的連線,雙搖臂懸掛是上球頭和下球頭的連線。
主銷內(nèi)側(cè)指的是在正車子的正前方或正后方望去,并不是完全垂直于地面,而是呈正八字形(負(fù)傾角)的設(shè)計(jì),主銷內(nèi)傾角度一般針對(duì)轉(zhuǎn)向輪而言。
由于主銷內(nèi)傾角的存在,轉(zhuǎn)向輪在轉(zhuǎn)向時(shí)圍繞主銷旋轉(zhuǎn),使得車輪接地面比直進(jìn)時(shí)更往下,車子因反作用而被上抬頂起,當(dāng)轉(zhuǎn)向力釋放時(shí),轉(zhuǎn)向輪會(huì)因車子的自身重力的作用,產(chǎn)生一個(gè)輔助車輪回正的力。
主銷中心線與與地面的交點(diǎn)跟車輪中心線與地面的交點(diǎn)之間的距離,稱為主銷偏距(Scrub Radius)或主銷偏移。如果主銷中心線與地面的交點(diǎn)比輪胎中心線的交點(diǎn)靠外,稱為負(fù)偏距;主銷中心線的交點(diǎn)比輪胎中心線的交點(diǎn)靠?jī)?nèi),穩(wěn)為正偏距;如果兩交點(diǎn)重點(diǎn),則為0偏距。
一般負(fù)的主銷偏距能增加剎車時(shí)的穩(wěn)定性和減輕打方向盤的力度,原廠街車一般都會(huì)使用負(fù)偏距的設(shè)定。而在一些性能車和賽車上則會(huì)使用正偏距來(lái)增加路感和操控反應(yīng),同時(shí)能加大回正力度。
在改裝了比較小ET值或J值比較大的輪轂之后(有關(guān)輪轂ET值和J值的概念,請(qǐng)參考本專欄前文),會(huì)直接影響主銷偏距,同時(shí)導(dǎo)致輪距增加,車輛滾動(dòng)中心也會(huì)產(chǎn)生變化。偏距變化太大會(huì)出現(xiàn)許多不良影響,例如在改裝中很熱的改裝超小ET值、超大J值輪轂、加墊片增加輪距玩低趴HF風(fēng),會(huì)導(dǎo)致主銷偏距嚴(yán)重增加,會(huì)產(chǎn)生在轉(zhuǎn)向時(shí)車輪前后擺動(dòng)幅度過(guò)大、剎車不穩(wěn)、方向盤打手和轉(zhuǎn)向時(shí)缺失抓地力(濕滑路面上加嚴(yán)重)等現(xiàn)像。
此時(shí)可通過(guò)單獨(dú)調(diào)節(jié)車輪的傾角(使用偏心螺絲)或直接調(diào)節(jié)主銷內(nèi)傾角度來(lái)改善。調(diào)節(jié)主銷內(nèi)傾角度,麥弗遜懸掛可使用魚眼塔頂或可調(diào)下擺臂來(lái)實(shí)現(xiàn),雙搖臂使用可調(diào)上搖臂,但這些方法都同時(shí)改變了車輪的傾角,如果想在不改變車輪傾角的情況下調(diào)整主銷內(nèi)傾,就需要用到改裝羊角或加長(zhǎng)下擺臂。
過(guò)大的主銷內(nèi)傾也帶來(lái)不少的負(fù)面影響。因主銷內(nèi)傾轉(zhuǎn)向時(shí)會(huì)減少車輪內(nèi)傾角,從而降低了轉(zhuǎn)向時(shí)的抓地力。這時(shí)候就需要使用更大的主銷后傾來(lái)抵消。一般而言主銷后傾會(huì)比主銷內(nèi)傾角更大,用以增加轉(zhuǎn)向時(shí)車輪的內(nèi)傾角度。
4主銷后傾(Kingpin Caster)
主銷后傾指定的是從車子的正側(cè)面看過(guò)去,主銷也不是完全垂直于地面,而是主銷頂部往車輛的后方傾斜。主銷后傾的作用是讓車輪的接地點(diǎn)位于主銷虛擬軸線與地面的交點(diǎn)之后,使得車輪在行駛時(shí)產(chǎn)生一個(gè)被往后拉的力,從而令車輪的方向產(chǎn)生一個(gè)自我修正的趨勢(shì)。一般主銷后傾的角度越大,產(chǎn)生方向修正力矩就會(huì)越大。
綜合主銷內(nèi)傾和主銷后傾的修正作用,就能很好地解釋了為什么我們?cè)谂苷{(diào)頭彎的時(shí)候,兩手放開方向盤,方向盤會(huì)迅速自動(dòng)回正?,F(xiàn)在大家明白主銷內(nèi)傾和主銷后傾存在的意義了吧?
主銷后傾同時(shí)也會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向輪的傾角和相對(duì)上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。主銷后傾會(huì)令轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪增大正傾角,而外側(cè)車輪會(huì)增大負(fù)傾角,根據(jù)上文可知,更大的外側(cè)車輪負(fù)傾角有利于在彎中形成更理想的輪胎咬地角度。但另一方面,主銷后傾在轉(zhuǎn)向時(shí)會(huì)令彎中外側(cè)車輪相對(duì)車身發(fā)生上抬的懸掛壓縮過(guò)程,內(nèi)側(cè)車輪產(chǎn)生相對(duì)車身發(fā)生下移的懸掛拉伸運(yùn)動(dòng),,這會(huì)導(dǎo)致車身在彎中的側(cè)傾現(xiàn)象加劇,帶來(lái)更大的重心轉(zhuǎn)移和更大的外側(cè)輪胎受力。當(dāng)方向打得越多,側(cè)傾程度越大。
對(duì)于前驅(qū)車而言,由于前輪是驅(qū)動(dòng)輪,過(guò)大的主銷后傾角度會(huì)增大扭力轉(zhuǎn)向的現(xiàn)象,所以一般前驅(qū)車主銷后傾的角度比后驅(qū)車要小。而在后驅(qū)上,更大的主銷后傾能增強(qiáng)前輪的指向穩(wěn)定性和方向的自我修正力度。一般前驅(qū)車和四驅(qū)車型會(huì)將主銷后傾角度設(shè)定在3-4度來(lái)提升轉(zhuǎn)向反應(yīng)和減輕扭力轉(zhuǎn)向現(xiàn)象;一般后驅(qū)車型會(huì)設(shè)定在4-10度以提升直線行駛穩(wěn)定性。而在后驅(qū)漂移車和拉力賽車上,會(huì)設(shè)定更大的主銷后傾來(lái)提升方向自我修正的速度和力度。
調(diào)節(jié)主銷后傾,在麥弗遜車型上我們可以使用同時(shí)可調(diào)內(nèi)傾角和后傾角的魚眼塔頂來(lái)實(shí)現(xiàn);在雙搖臂車型上側(cè)可通過(guò)使用可調(diào)節(jié)下?lián)u臂或下?lián)u臂后傾可調(diào)拉桿來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(可同時(shí)調(diào)節(jié)Camber和Caster的魚眼塔頂)
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摩擦
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汽車輪胎
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