[教学]

再战三度

 

四轮定位的原理

       四轮定位角度是存在于悬挂系统和各活动机件间的相对角度，保持正确的四轮定位角度可确保车辆的直进性及操控性，改善车辆的转向性并确保转向系统之回复性，避免轴承不当受力而受损及失去精度。更可确保轮胎与地面紧密接合，减少轮胎不当之磨耗及吃胎，确保转弯时的稳定性。四轮定位的意义：汽车悬挂系统主要的定位角度包括了：外倾角(Camber)，后倾角(Castor)，束角(Toe)，内倾角(K.P.I.)，转向时的前展(Toe-out on Turn)等。其意义分述如下：外倾角(Camber)：定义为由车前方看轮胎中心线与垂直线所成的角度，向外为正，向内为负。其角度的不同能改变轮胎与地面的接触点及施力点，直接影响轮胎的抓地力及磨耗状况。并改变了车重在车轴上的受力分布，避免轴承产生异常磨损。此外，外倾角的存在可用来抵消车身荷重后，悬挂系统机件变形及活动面间隙所产生的角度变化。外倾角的存在也会影响车子的行进方向，这正如摩托车可利用倾斜车身来转弯，因此左右轮的外倾角必须相等，在力的平衡下不致影响车子的直进性，再与束角(Toe)配合，提高直进稳定性及避免轮胎耗不均。增加负的外倾角需配合增加Toe-out；增加正的外倾角则需配合增加Toe-in。内倾角(K.P.I.)：定义为转向轴中心线与垂直线所成的角度。有了内倾角可使车重平均分布在轴承之上，保护轴承不易受损，并使转向力平均，转向轻盈。反之，若内倾角为0，则车重和地面的反作用力会在车轴产生很大的横向切应力，易使车轴受损，转向也会变得沉重无比。此外，内倾角也是前轮转向后回正力的来源。内倾角在车辆悬挂设计之初就已设定好，通常是不可调整的。束角(Toe)：定义为由上方看左右两个轮胎所成的角度，向内为Toe-in，向外为Toe-out。束角的功用在于补偿轮胎因外倾角及路面阻力所导致向内或向外滚动的趋势，确保车子的直进性。Toe-in会造成转向不足，Toe-out则会增大转向过度的趋势。后倾角(Caster)：定义为由车侧看转向轴中心线与垂直线所成的夹角，向前为负，向后为正。后倾角的存在可使转向轴线与路面的交会点在轮胎接地点的前方，可利用路面对轮胎的阻力让车子保持直进，其原理就如购物推车的前轮会自动转至你施力的方向并保持直进一般。后倾角越大车子的直进性越好，转向后方向盘的回复性也越好，但却会使转向变得沈重。一般车子的后倾角大约在1~2度之间。转向时前展(Toe-out on Turn)：定义为转向时两前轮转向角度之差。过弯时弯内轮所转的角度通常大于弯外轮，相差在2度左右，其目的是在过弯时使车子能以后轴延伸线的瞬时中心为圆心顺利过弯。此外当弯内轮转角较大时，阻力也较大，阻力的不同可使车子偏向阻力大的一方使转向容易(请想像坦克车的转弯方式)。 Off-set ：Off-set定义为轮圈的接合面(Mounting Surface)和轮圈中心(Center of Rim)的距离，往外侧方向的为正(Positive Offset)，往轮圈内侧的为负(Negative Offset)。改变轮圈的Offset会改变车子的轮距，而轮距是指轮胎中心线间的距离，因此若只是单纯的加大轮圈和轮胎而不改变Off-set，对轮距并不造成影响。改变Off-set的影响：若改用正的Off-set值较小的轮圈会将轮距加宽，如此可减少过弯时车身重心的转移，提高车子的过弯速度极限。但相对的也因为加大了转向轴中心与轮胎中心的距离，使得转向变得困难且使转向机构负荷加重，造成方向机连杆的变形量加大，因此必须适度的增加Toe-in来修正。不过这都是不正常的方式，所以应该尽可能使前轮的Off-set接近原来的Off-set值。对后轮来说，改用较大的轮圈时，若不改变Off-set常会遇到轮胎内侧碰到悬挂机构的问题，因此在不会磨到轮拱的情况下，使用正Off-set值较小的轮圈倒是有好处的。但需注意的是对后轮为独立悬挂的车来说，如此的改变在加速及刹车时会加大后轮Toe的变化量，这对一般街车尚无影响，但对赛车来说却是个大问题。我们以BMW的５系列(E34)为例来看看加大轮圈时Off-set应如何改变。起初原厂提供的铁圈为15*7J、Off-set 47，铝圈则为15*6J、Off-set 36；改用17吋铝圈时，原厂提供的是17*7.5J、Off-set 35，Racing-Dydamic提供的是前轮17*8.5J、Off-set 18，后轮17*9J、Off-set 13，HARTGE提供的是前轮17*8.5J、后轮17*9J，Off-set则皆为18。改变Off-set也会影响轴承的负荷，一般的车辆Off-set的设计都是以直行时最低的轴承负荷为目标，使用正Off-set值较小的轮圈虽会稍微增大车子直行时轴承的负荷（Off-set变化在50mm以内都不必过分忧虑轴承负荷的问题），但却可使过弯时的负荷减低。

小马

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