什么是四轮定位参数？

我们谈到K&C特性是决定整车操稳的关键因素，K&C特性又分为K特性和C特性。K特性是指悬架运动学，即车轮上下跳动时或汽车转向时，车轮定位参数、悬架刚度等参数相应的变化规律，其中包括车轮跳动试验和侧倾运动试验两项内容。C特性是指悬架弹性运动学，即考虑悬架中的弹性部件，是描述由于轮胎和路面之间的力和力矩引起的车轮定位参数、悬架刚度等参数的变化规律。其中包括车轮纵向柔度试验、侧向柔度试验、回正力矩试验和转向运动试验四项内容。

反复提到的四轮定位参数有哪些？

常用的四轮定位参数一般包括：车轮前束角、外倾角、轮距、主销内倾角、主销后倾角。

车轮前束角

从车的正上方看，左右侧车轮是不平行的，存在一定的夹角。如果向内侧倾斜(内八字)，称为Toe in；如果向外倾(外八字)，则称为Toe out。



为什么会将轮胎摆成朝前八字形？先说如果没有前束角会怎样？一般的，我们驾驶车辆都希望车辆能稳稳的直线行驶，不希望蛇形前进（那是还没拿到驾照的童鞋），所以我们将轮胎掰成外倾（车轮外倾，后面详述）。



车轮外倾能让车稳稳的直行，但是这会出现了另外一个问题，增加轮胎的磨损量！而且是专门磨其中一侧。走路外八字的童鞋肯定有体会，可以拿自己的鞋看看后跟是不是其中一侧磨得很厉害？



轮胎磨损原理：一侧磨损是因为外倾会使左右轮经常作用着方向相反的与外倾角相对应的侧倾推力，所以为了避免磨轮胎，就要想办法消除这个侧倾推力。

消除的办法，是在安装车轮时，使汽车两前轮的中心面不平行，即前轮前束。这样汽车在直行时左右轮就有一个大小相等方向相反的初始侧偏角。当然，这个初始侧偏角也会在左右轮胎印迹上造成方向相反的相应侧向力。

如果前束角选的好，就可使前束引起的侧向力与车轮外倾引起的侧倾推力相互抵消。从而避免了额外的轮胎磨耗和动力的消耗。因此通常可以说，前束角是因外倾角的需要存在的。

外倾角

真相是车的轮胎其实都不是垂直地面的！而且稍微倒呈现“八”字型张开，称为“负外倾角”，而朝反方向张开时，称“正外倾角”。



由于车轮有外倾角，在车辆满载时会使车轮垂直于地面，一方面可以改善车轮外轴承受力的情况，另一方面与路面的横面的拱形相适应。

一正一负的外倾角导致汽车跑偏，外倾太大或太小（即正数或负数太大或太小）都可造成轮胎过早磨损，车轮轴承过早损坏。



由于正的外倾角作用，当汽车转向时，外侧悬挂有向上抬离的趋势，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，大多数乘用车和轻型卡车都设计成正的外倾角。

负外倾角在转弯时防止轮胎侧滑，同时也增加了转向阻力，很多赛车和一些高性能的跑车会采用负外倾角。



主销后倾角

主销后倾角指的是从汽车侧面看主销轴线与地面垂线间的夹角，当主销向后倾斜时主销后倾角为正，反之为负。主销后倾拖距指的是主销轴线与地面的交点至车轮平面垂直中心线与地面的交点间的距离。

合适的主销后倾角有利于汽车的转向轻便性、转弯时的稳态转向特性、直线行驶性能以及抗纵倾性能。

但若两侧车轮的主销后倾角不相等，每侧车轮产生的转向角也会不同，产生的两个滚动阻力的分力以及回正力矩也会不同，则汽车会向主销后倾角较小的一侧跑偏。



前面所说的是合适的主销后倾角有利于汽车的直线行驶能力，但若两侧车轮的主销后倾角过大时，会使转向变得沉重，驾驶员长时间驾驶很容易疲劳。



若两侧车轮的主销后倾角过小或为负时，会使转向变的很轻，使驾驶员没有“手感”，汽车很难保证在一条直线上行驶。





主销内倾角

主销内倾角是指从汽车横面看主销轴线与地面垂线间的夹角。



主销后倾和主销内倾都有使转向轮自动回正的作用。但主销后倾的回正作用与车速有关，而主销内倾的回正作用与车速无关。因此，高速时主要靠主销后倾的作用，而低速时主要靠主销内倾的作用。

主销内倾角靠前轴轴荷保证汽车直线行驶和车轮自动回正。主销内倾和车轮外倾角度主要是由转向节决定的。主销内倾角是不能调的，内倾角误差过大应换转向节。

轮距

轮距指的是从汽车横面看，经过轮胎中心平面且垂直于地面的两条中心轴线间的距离。



目前很多汽车使用独立悬架，但该类型的悬架在车轮上下跳动的过程中会使轮距发生变化，大大地影响了汽车的操稳性，主要表现以下三个方面：轮胎磨损加剧、直线行驶能力下降和稳态转向性能变差。

在汽车行驶过程中，轮距的变化会直接影响轮胎的侧偏角，若轮距变化超出一定的范围，就会引起车轮的侧偏甚至侧滑。



因此，为了减少轮胎的磨损和提高汽车的直线行驶能力，如何减小轮距的变化范围是至关重要的。

结论

以上，通过图示及简要文字概述了各个四轮定位参数的概念和作用，所谓四轮定位参数，也就是在做四轮定位时要调整的参数。



当然做四轮定位基本都是发现车辆存在问题，比如轮胎一侧磨损严重，车辆跑偏，所以我们用四轮定位来检查是否有参数有问题，即不在原厂的参数范围内。

一般的，我们在设计阶段就会仿真并经过若干试验将四轮定位参数调教到最优，使车辆获得最好的操稳特性。



当然另外也有直接benchmark其他评价较好的车型，可以大幅提高设计效率。对于这些参数是如何影响车辆操稳特性的，原理是什么，我们后期会陆续详细叙说。