汽车四轮定位基础教程：外倾角及调整

1.外倾角的定义

从汽车正前方看，汽车车轮的顶端向内或向外倾斜一个角度，称为车轮的外倾。车轮平分面偏离铅垂线所形成的夹角，称为外倾角。

如果轮胎上端向车辆外侧倾斜，外倾角是正值（即向“外”为正），以正号（+）表示；如果轮胎上端向车辆内侧倾斜，外倾角是负值（即向“内”为负），以负号（-）表示；轮胎竖直时，外倾角是零（0），如图3-4所示。

图3-3　推进角对前轮前束的影响

图3-4　车轮外倾角定义

特别提示：

∗ 如果得到的定位读数是“0”，不意味着没有外倾角读数。它是外倾角的实际测量值，且通常是规范值。

所测量的正负外倾角值是相对于竖直位置（铅垂线）的角度值。外倾角测量是以度数表示的。“+1°”读数意指轮胎相对于竖直位置向车辆外侧倾斜1°。有些外倾角规范值以度和分数表示，如“+3/4°”；有些外倾角规范值以十进制的度数表示，如“+0.75°”；有些外倾角规范值以度和分表示，如读数“+0.45′”，意为0°45′，或3/4°。

2.外倾角的作用

（1）概述　轮胎是车辆上惟一与道路接触的部件，车体重量通过轮胎传到路面。每个轮胎必须支撑车重的1/4。如果以人的身体作类比，轮胎是脚，每只脚支撑体重的一半。以脚外侧走路时，好比汽车正的外倾角。如果像这样行走数千公里，你的鞋会怎样呢？鞋的外侧会磨损。另外，你或许会注意到外脚踝疼痛和肿胀。那是因为你的体重直接通过外脚踝，而不是通过两个脚踝之间。对于汽车，脚踝就是车轮轴承，过大的外倾角会引起轴承早期磨损，尤其对正外倾角情况和外侧车轮轴承磨损更为严重。

（2）零外倾角的作用　不管采用正外倾角或负外倾角，由于车轮内侧和外侧转动的半径不一致，而车轮转速相同，必然造成车轮内、外磨损不均。所以采用零外倾角的主要原因，是防止轮胎不均匀磨损，如图3-5所示。

（3）设置外倾角的作用　外倾角设置必须正确，有如下原因：

1）优化轮胎面，与路面保持接触。

2）有助于确定悬架的最佳负荷点。

3）如果外倾角不正确，可能引起车辆跑偏或侧倾。

图3-5　零外倾角的作用

4）与其他角度共同来诊断弯曲悬架部件。

外倾角的作用就是增加汽车直线行驶的安全性。当有外倾角时，可使车轮在转向时偏移量减小，所以能减小转向力；另外，由于主销内倾，在垂直载荷作用下产生一施加于轴心上的分力，使车轮向内压在轴承上，以防止车轮滑脱。外倾角的作用具体如下：

作用1：减小作用于转向节上的负载。

当外倾角为零时，负载力F′作用在转向节与轮胎中心线交点上，而正外倾角时，负载力F′垂直作用于转向节头上，变成负载力F′的分力F。这样减小了作用于转向节上的负载，防止转向节产生弯曲，如图3-6所示。

作用2：防止车轮滑脱。

路面的反作用力F与车辆的负荷大小相等，垂直作用在车轮上。F可以分解为F₁和F₂两个力。F₁垂直于轮轴轴线，F₂与轴径的轴线平行，F₂迫使车轮向内靠拢，有助于防止车轮从轮轴上滑脱。为承受这一载荷，车轮内轴承的尺寸大于外轴承，如图3-7所示。

作用3：防止因载荷作用而引起不必要的外倾角。

由于载荷作用在车辆上，悬架部件和相关衬套将产生变形，使车轮顶部会向内侧倾斜，而正外倾角有助于防止这一现象发生，如图3-8所示。

作用4：减小转向操纵力。

车辆转向就是使车轮以转向轴线为中心，借助摩擦半径，向左右转动。当轮胎的滚动阻力一定时，较大的摩擦半径会产生较大的转向力矩，也就是需要增加操纵力来实现转向。为尽可能减小转向时所需的操纵力，故通过设置外倾角可减小摩擦半径，如图3-9所示。

图3-6　外倾角可减小作用在转向节上的负载

图3-7　外倾角可防止车轮滑脱

图3-8　载荷对外倾角的影响

图3-9　外倾角可减小转向操纵力

作用5：减小轮胎磨损。

为改善前桥的稳定性，早期汽车的车轮采用正外倾角，使车辆在重载时轮胎的胎面与路面完全接触，减少轮胎的磨损。现代汽车中，由于悬架和车桥比过去坚固，加上路面平坦，采用正外倾角的车辆越来越少，而采用零外倾角或负外倾角的车越来越多，这样可以改善转向时的稳定性和行驶时的平顺性。

负外倾角的车辆在转向时外侧角减小，车辆倾斜程度也相应减小。轿车高速转向时，离心力增大，车身向外倾斜加大，产生了更大的正外倾，使外侧悬架超负载，加剧了外侧轮胎的变形。外侧轮胎与地面接触处的内外滚动半径不同（外侧小于内侧），这不仅加剧了轮胎的磨损，也会使转向性能降低。因此，现代轿车车轮外倾角减小甚至设置为负值（内倾），为的是使内外侧滚动半径近似相等，使轮胎的内外侧磨损均匀，提高车身的横向稳定性，如图3-10所示。

图3-10　外倾角可减小轮胎磨损

3.外倾角的调整

对于车轮外倾角不正确的汽车（图3-11），需要进行规范调整。

(www.xing528.com)

图3-11　存在明显外倾角的汽车

如果稍微倾斜轮胎，而后滚动轮胎，轮胎会直线行驶吗？会发生什么呢？

轮胎将向轮胎倾斜的方向滚动。正因如此，请记住车辆会有一个跑偏趋势或向最大正外倾角一侧偏转。两侧外倾角读数差值不应超过0.75°，除非制造商有特别说明。

通常，外倾角定位规范以如下格式标出：

最小值　最佳值　最大值

这些值告诉技术人员正确值（最佳值）会在最小值与最大值之间，且两侧差值要在规定值内。

举例如下：

最小值　最佳值　最大值

+0.25°　+1° +1.75°

这些规范可指示出正确值是+1°，变化区间在+0.25°到+1.75°之间。因此我们可能会使用如下参数，两侧差值最大是0.75°：

左侧轮胎　右侧轮胎

+0.25°　+1°

+0.5°　+1.25°

+0.75°　+1.5°

+1°　+1.75°

这些值都是正确值，应该不会引起轮胎磨损或驾驶性问题。可是，如果我们以下列值设置车辆时：

左侧轮胎　右侧轮胎

+0.25°　+1.25°

尽管这些值仍在规范值内（最大值与最小值之间），但是两侧差值超出0.75°。对于该车，轮胎可能不会磨损，但可能会向右跑偏，因为右车轮有更大的正外倾角。

外倾角的调整根据各车型各有不同，调整方法也不同，主要调整方法有调整垫片、调整大梁槽孔、调整不同心凸轮、调整偏心球头、调整上控制臂、调整下控制臂等。

（1）车架与控制臂之间加减垫片　外倾角调整方法很多，较为常用的方法之一是在车架与控制臂轴之间加装调整垫片，如图3-12所示，具体调整实例如图3-13所示。当加装或拆除垫片时，控制臂向内或向外移动，因此轮胎顶部向内或向外移动。如果垫片在车架内侧，加装垫片将使控制臂向内移动，产生一个负的外倾角变化。如果垫片位于车架外侧，加装垫片将使控制臂向外移动，导致一个负的外倾角变化。当只改变外倾角时，在轴螺栓前后端垫片移动量一定相等。

图3-12　通过垫片调整外倾角（1/2）

（2）大梁槽孔的调整　对于用车轴装配螺栓通过长孔连接到车架上的车辆，改变其外倾角是通过在长孔处等值地移动控制臂前后端来实现，如图3-14所示。

图3-13　通过垫片调整外倾角（2/2）

图3-14　通过大梁槽孔调整外倾角

（3）同轴凸轮的调整　克莱斯勒汽车通常在控制臂每个支脚处使用一个偏心螺栓。以等值、同向转动每个凸轮螺栓来调整外倾角，如图3-15所示。

特别提示：

∗ 有些情况下，控制臂设计成非对称式。

请注意：相对于另一个支脚，控制臂其中一个支脚与球节直接相连。一个支脚用于调整外倾角，另一个支脚用于调整主销后倾角。

（4）偏心球头的调整　还有一种设计，几何角度控制臂的设计是不对称的，一边是调整后倾角，另一边是调整外倾角，见图3-16。

图3-15　通过同轴凸轮调整外倾角

图3-16　通过偏心球头调整外倾角

（5）减振器上支柱的调整　在减振器滑柱上方所使用的支座是由橡胶和钢板组成，称为滑柱上支座。滑柱上支座与车架相连，将减振器上支柱向内（发动机内侧）或向外移动可改变外倾角的大小，如图3-17所示。

（6）减振器下部的调整　有的悬架在减振器下部直接与转向节相连，在此处可通过调整（或加装）偏心螺栓来调整外倾角，如图3-18所示。

图3-17　通过减振器上支柱调整外倾角

图3-18　通过减振器下部调整外倾角

（7）转向节的调整　通过调整转向节的主销轴上下端，也可调整外倾角，如图3-19所示。