四輪定位對車輛跑偏影響及應(yīng)對措施

王飛龍， 劉曉東， 丁永亞

（吉利汽車臨海基地， 浙江 臺州 317000）

車輛跑偏對駕駛舒適性及車輛使用經(jīng)濟性方面的影響是不言而喻的， 如長途駕駛的疲勞、 對輪胎的不正常磨損等。 基于以上的影響， 本著安全、 品質(zhì)、 經(jīng)濟的原則， 本文從四輪定位參數(shù)基礎(chǔ)構(gòu)造及生產(chǎn)一致性提升方面進(jìn)行較為全面的論述。

1 四輪定位參數(shù)

四輪定位參數(shù)如表1所示， 下面將對各參數(shù)的構(gòu)成及定義、 作用進(jìn)行詳述。

表1 整車主要四輪定位參數(shù)

前輪前束構(gòu)成及示意如圖1所示， 根據(jù)車輛的定位不同， 其前束會有所差異， 比如某些車輛會采用正前束， 有些車輛則采用負(fù)前束， 正前束的含義如圖1所示， A-B＞0，此時前束角稱之為正前束角， 反之為負(fù)前束和負(fù)前束角。

圖1 前輪前束的構(gòu)成

當(dāng)車輛的左右前輪前束角的差值超出了某標(biāo)準(zhǔn)值時，此時車輛會有向前束角較小的一側(cè)方向跑偏的趨勢， 至于車輛跑偏的程度以及手感， 取決于其他四輪定位參數(shù)的綜合影響以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的調(diào)校風(fēng)格等。

后輪前束， 顧名思義就是車輛后輪的前束角， 其構(gòu)成與前輪前束并無大的差異。 后輪前束作為整車四輪定位的基準(zhǔn)， 這里會引進(jìn)一個推進(jìn)角、 推進(jìn)線的概念， 如圖2所示。 作為四輪定位的基礎(chǔ)角度，如果推進(jìn)線與車身的幾何中心線不重合， 也會造成跑偏問題等， 其方向與推進(jìn)線的方向相反。 與前輪前束一樣， 即便在推進(jìn)線與車身幾何中心線不重合、 后輪前束不合格等的情況下， 車輛也不一定發(fā)生跑偏，只是誘發(fā)因素之一， 實際生產(chǎn)中要對誘發(fā)因素進(jìn)行逐一排查， 同時也要結(jié)合其他四輪定位參數(shù)綜合進(jìn)行分析。

圖2 推進(jìn)線、 推進(jìn)角示意圖

前輪外傾的定義及構(gòu)成如圖3所示。 車輪安裝時并非垂直于地面， 而是向車外或車內(nèi)傾斜的一個角度。 外傾是從汽車的頭部向后看車輪中心線偏離鉛垂線的角度。 當(dāng)車輪向汽車外部傾斜時角度為正， 稱之為正外傾， 反之為負(fù)外傾。

圖3 前輪外傾角構(gòu)成

通過構(gòu)成及結(jié)構(gòu)分析， 當(dāng)左右外傾差的絕對值超出標(biāo)準(zhǔn)時， 如左側(cè)正外傾角明顯大于右側(cè)時， 顯而易見的是車輛具有向左跑偏的趨勢。 實際生產(chǎn)過程中偶有存在左右差值超出標(biāo)準(zhǔn)的情況， 可以采用重新裝配前支柱與轉(zhuǎn)向節(jié)或前支柱與車身等措施來調(diào)整外傾角的值， 以達(dá)到解決跑偏故障的目的。 關(guān)于后輪外傾的構(gòu)成與前輪外傾差異不大，這里不再贅述。

前支柱上支座總成軸承中心點與下擺臂球頭中心點的連線， 稱其為主銷軸線， 汽車在轉(zhuǎn)向時車輪繞其旋轉(zhuǎn)。 從車輛側(cè)面來看， 主銷軸線與通過車輪中心的鉛垂線之間的夾角， 稱之為主銷后傾角， 其構(gòu)成如圖4所示。

圖4 主銷后傾角結(jié)構(gòu)示意

前滑柱上支座軸承中心在鉛垂線的后方為正 （圖4所示為正）， 反之為負(fù)。 主銷后傾角的主要作用是當(dāng)汽車行駛時轉(zhuǎn)向輪形成可自動回正力矩， 使汽車保持直線行駛， 故而主銷后傾角對車輛跑偏也起到了至關(guān)重要的作用。

主銷內(nèi)傾角則是從車頭的角度去觀察主銷軸線與鉛垂線之間的夾角， 其構(gòu)成示意如圖5所示， 軸線向車身內(nèi)側(cè)傾斜則為正（圖5為正）， 反之為負(fù)。

圖5 主銷內(nèi)傾角結(jié)構(gòu)示意

合理的主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角可使汽車轉(zhuǎn)向行駛時轉(zhuǎn)向輕便， 同時也具有一定的自動回正作用，主銷角度越大自動回正作用越強烈， 但方向盤大角度轉(zhuǎn)向時越費力。 主銷角主要由零部件精度保證， 若發(fā)生由于其超差造成的跑偏，可以更換零部件來解決或通過調(diào)整其他定位角度來彌補。

2 一致性提升

前文已經(jīng)論述了主要四輪定位參數(shù)對車輛跑偏的重要影響。 在生產(chǎn)制造過程中采用過程能力指數(shù)Cpk （Process capability index， 以下簡稱Cpk） 的方式監(jiān)控其生產(chǎn)一致性對于減少故障至關(guān)重要。 Cpk判定標(biāo)準(zhǔn)參考如表2所示。

表2 Cpk值及對應(yīng)等級

前輪前束角度以5′±5′為例來講解其一致性提升的措施。 現(xiàn)場依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整前束提取約1676臺樣本， 經(jīng)計算其整體Cpk=0.88， 計算結(jié)果如圖6所示， 生產(chǎn)過程一致性較差， 過程易失控。

圖6 改善前Cpk計算圖例

若以5′±2′的公差進(jìn)行加嚴(yán)調(diào)整， 收集1796個樣本并計算其整體Cpk≥1.33， 符合過程能力研究判定的良好范圍，過程一致性的提高對于整車跑偏故障率有積極影響。

另外， 為提高整車前輪外傾的一致性， 經(jīng)分析其角度構(gòu)成， 可以采用如圖7所示的分裝工裝。 經(jīng)大量數(shù)據(jù)分析驗證，其生產(chǎn)一致性由Cpk＜1.0可以提升至Cpk≥1.33， 在此不再進(jìn)行數(shù)據(jù)的展示， 有興趣的讀者可以在生產(chǎn)中進(jìn)行分析驗證。

圖7 分裝工裝結(jié)構(gòu)

另一項保證其一致性的措施則是采用自定位螺栓緊固前支柱與轉(zhuǎn)向節(jié)， 由零部件本身的結(jié)構(gòu)尺寸來保證整車外傾角度的一致性， 經(jīng)過實際生產(chǎn)驗證其一致性提升也非常明顯。

3 結(jié)語

汽車有上千件零部件通過裝配進(jìn)行組合而成， 裝配過程中因為零部件結(jié)構(gòu)、 表面防銹、 尺寸配合及材料應(yīng)力等會產(chǎn)生一定的裝配應(yīng)力， 為消除此部分裝配應(yīng)力對四輪定位參數(shù)的影響也是值得思考的問題。

本文主要從四輪定位方面論述了關(guān)于車輛跑偏的主要因素， 也提出了部分建議和措施， 并付諸實踐驗證其有效，也希望對汽車制造、 維修等行業(yè)的從業(yè)者有所幫助。