轿车车轮定位的发展趋势-汽车工程应用力学

随着道路的改善、轮胎质量的提高、悬架技术的进步以及车速的提升，车轮定位也发生了相应的变化，定位参数不仅由原来一般采用的正值演变为零值和负值，而且对于采用了独立悬架后轮也要实行车轮定位。这使汽车在高速下的操纵稳定性得到了更好地保障。轿车车轮定位的发展趋势主要体现在以下方面。

1.对后轮也实行定位

在上面讲述的“表征稳态转向特的其他参数”中，（α₁-α₂）的差值是重要参数。当（α₁-α₂）＞0时，汽车表现为不足转向，（α₁-α₂）＜0时，汽车表现为过度转向，可见后轮转向时的倾偏角α₂对汽车行驶的稳定性影响很大。因此，通过后轮定位来减小后轮侧偏角有利于操纵稳定性的提高。现代，对高速性能要求较高的轿车，后轮的外倾角和前束角一般多为负值就是出于这种考虑，例如奥迪100V6的后轮外倾角为-0°40′±30′，后轮前束角为-0°15′±10′。

2.前轮外倾角呈减小趋势

扁平的子午线轮胎需要平整的路面来配合，现代高速公路平整的路面正是配合了扁平子午线胎的需要，使轮面得以充分与路面接触，增强了附着能力。从这一角度而言，轿车车轮可以不需要预设正外倾角，这就改变了以往因路而设的格局。

转弯车速的提升，使得外侧车轮，尤其是外侧前轮的侧偏角特别大，如果再加上预设的外倾角，这就加大了车轮的外倾程度，增加了侧滑的可能性，这对汽车的操纵稳定性不利。车轮侧倾时，子午线轮胎因胎面层刚度大，更不利于与地接触。因此，为了使车轮在上述情况下能接近垂直于路面，有必要减小外倾角，甚至采用负外倾角。

由于独立悬架的采用与悬架结构的不同，在车轮发生上下跳动时悬架给外倾角的影响也不一样。如果上跳时呈正外倾，那么也应该预设负外倾角。

现代轿车的转向车轮采用负外倾角的已不是少数。

3.主销后倾角减小

主销后倾角得以减小，这与子午线轮胎的性能和车速的提高有关。子午线轮胎胎面扁平并充气压力较低，使得胎面与地接触印痕变长，接地中心后移，轮胎回正力矩的力臂变长，回正力矩变得富余。因此，可以通过适当减小主销后倾角来缩短回正力矩的力臂，这样做也可以减小了方向操纵的沉重感。另则是，由于车速的提高，使得汽车转弯时轮胎接地点所受到的地面侧向反力增大，这同样使回正力矩增大，这也给主销后倾角的减小提供了条件。再则是，所设置的主销内倾角同样起到车轮回正的作用。总之，只要车轮所获得的回正力矩能足以克服碰撞路面凸起物所产生的外力矩使车轮自动回正，就可以将主销后倾角尽可能减小。

4.主销内倾角增大(www.xing528.com)

在一定偏移距范围内，增大主销内倾角可以使前轮转动时把汽车抬举的高度增加，从而增加方向回位的势能，使方向自动回位的能力增强，提高汽车行驶的稳定性。但由于现代轿车一般都装有转向助力器，因此在选择适当增大主销内倾角时，倾角的大小对转向的轻便性已显得不是那么重要。

主销负内倾的车轮，如图4-60所示。它被认为在制动时有较好的方向稳定性，尤其是表现在两侧车轮所受到的地面制动力不相等时，由于主销负内倾，偏移距c落于车轮接地中心的外侧，地面制动力F_xb绕主销轴线的力矩总是使车轮前端倾向于内侧（而正内倾则相反），从而避免了汽车跑偏，保证了直线行驶。当单侧车轮打滑或者气压不足时也同样获得如此效果。因此，现代轿车采用主销负内倾也不在少数。

5.可自动调整的前轮外倾角

当前，汽车上的转向主销后倾角、内倾角与车轮外倾角、前束等预设的定位参数在使用过程中一般是不可自动调整的，它们只能在某些行驶状态下实现最佳值，但由于汽车的运动状态千变万化，而这些参数值不能随机调整，这在很大程度上制约了车辆操控性能的提高。

图4-61为德国2001款梅赛德斯-奔驰F400 Catving概念车。F400在前悬架方面做了革命性的改进。悬架的上部分是一个非常结实的铰链，下部分设置有一个强有力的液压活塞，在电脑的控制下，活塞带动推杆伸出或缩进，可以动态地改变车轮外倾角，变化范围为0°～20°。这一设计极大地提高了车辆转弯时轮胎的附着力，显著增强了抗侧滑能力。采用规格为255/35R19的子午线轮胎，汽车急转弯时的侧向加速度最高可达1.28g，每只轮胎可以提供高达7.8kN的侧向附着力，这些数据远远高于一般跑车，要知道即使SLK跑车的最高侧向加速度也只有1g。

图4-60 主销负内倾的前轮

图4-61 前轮外倾角可变化的梅赛德斯-奔驰F400 Catving概念车