引言 | 這次,你準備死多少腦細胞?
近日,論壇里鬧得沸沸揚揚的眾泰T600吃胎事件,讓大家開始聚焦眾泰這個善于借(chao)鑒(xi)的中國品牌。
眾多帖子顯示,T600在一萬公里內,甚至6000公里時,后輪胎就出現(xiàn)嚴重磨損的情況。根據現(xiàn)階段的分析結果,媒體輿論紛紛將矛頭指向后橋的車輪定位參數(shù)。
那么,究竟是不是車輪定位參數(shù)造成了后橋吃胎?吃胎的真正原因是什么?有什么解決辦法?
車聚君愿意從以下技術角度來簡析一下(如果感覺今天的文章過于燒腦了,請直接跳到文末,看車聚君對T600吃胎案例的解析)。
一、車輪并非完全垂直于路面
大家在保養(yǎng)愛車時,4S店會檢查四輪定位參數(shù)。利用車輪定位檢測臺,可以測量前后輪的定位參數(shù)。目前國內的主流車型, 一般檢查和調整車輪前束、車輪外傾角和主銷后傾角。通常在使用說明書中,標注有前后輪的定位參數(shù)。根據油箱油量以及車輛是否加載,該參數(shù)略有變化。
車輛實際行駛時,輪胎不是完全垂直于路面的。舉個通俗易懂的例子。滑雪時為了保持平衡,人的雙腳一般腳尖向內、腳跟朝外,同時腿部呈人字形。車輪也一樣,車輪的前端向內,后端向外,稱為前束;輪胎的上端向內,下端向外,稱為負外傾(內傾)。把車輪的姿態(tài)想象成我們滑雪時雙腳的姿勢,就容易理解了。這樣的車輪姿態(tài),對抵抗側向干擾、提高轉彎時車輛的穩(wěn)定有重要作用。
車輪不是100%垂直于路面行駛,就會增加輪胎的磨損。所以具體選取多少角度十分重要。下面,車聚君將以專業(yè)角度,詳細介紹車輪前束、車輪外傾、主銷后傾的作用和設計要求。
二、前束V和前束角δV
前束,指左右兩側車輪輪輞前端與后端的差值,如下圖中,V=b-a。前束角,是輪跡線(車輪平面與地面的相交線)和車輛縱向軸線的夾角。前束和前束角可以通過車輪輪輞半徑換算。
負的前束,也可稱為后束。
▲ 車輪前束和前束角
適當?shù)那笆?em style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">常見在0~50’以內),有以下優(yōu)點:
▎車輪前束配合車輪內傾,可使輪胎內外側的磨損均勻
車輪前束+車輪內傾(即:負的車輪外傾),是目前全球乘用車主流的設計理念。車輪前束,輪胎外側磨損較多。下一節(jié)將介紹的車輪內傾,輪胎內側磨損較多。所以兩者配合合理,可以改善車輪的偏磨。如果大家的愛車,出現(xiàn)車輪偏磨嚴重的情況,很有可能是車輪前束或者外傾出現(xiàn)了問題,應盡快檢測四輪定位參數(shù)。
▎提高車輛的行駛穩(wěn)定性
車輛在行駛過程中,會受到側向力的作用(比如側風、轉彎時的離心力等)。通過輪胎變形,地面對車輛提供一個反作用力,維持車輛的平衡。
對于輪胎、橡膠襯套等彈性元件,其剛度特性類似下圖的曲線。當彈性件沒有變形時,其剛度較低,可以提供的反作用力小。當彈性件有一定預變形,其剛度提高,可以提供較大的反作用力。所以車輪前束,使輪胎預先有一定的變形,當側向外力施加到行駛中的車輛時,輪胎可以快速提供一個反作用力,保持車輛的穩(wěn)定行駛。
▲ 彈性件剛度特性曲線
▎車輪跳動時,恰當?shù)能囕喦笆兓?,保證車輛實現(xiàn)不足轉向特性
駕駛員打方向盤,保持一個角度。隨著車速提高,如果車輛的轉向半徑R增大,稱為過度轉向;如果轉向半徑R減小,稱為不足轉向;如果轉向半徑R不變,稱為中性轉向。通常認為,操縱性良好的車輛,應具有適度的不足轉向特性,保證車輛的行駛安全。
理想中的車輪前束,隨車輪跳動(即彈簧拉伸和壓縮)的變化,按照圖3設計。當車輛右轉向時,受離心力作用,左側彈簧受壓縮,右側彈簧受拉伸。左前輪,彈簧壓縮,左輪后束;右前輪,彈簧拉伸,右輪前束。前橋左右輪由于前束變化引起的轉動,對車輛的轉向有一定的抑制作用,車輛呈現(xiàn)不足轉向特性。當后橋車輪前束隨車輪跳動的變化與前橋正相反時,如下圖曲線,可以使車輛進一步趨向不足轉向。
在設計普通乘用車底盤時,工程師致力于實現(xiàn)車輪跳動過程中如圖3的前束變化。
三、前束V和前束角δV
車輪外傾角,指車輪平面與路面法向的夾角(下圖所示)。外傾為正值,內傾為負值。負的車輪外傾角可以提高輪胎提供側向力的潛力。但外傾或內傾會增加直線行駛時的輪胎磨損和滾動阻力,通過與車輪前束的配合,可以降低輪胎磨損。
如圖5的車輛,向右轉向。車輛受到向左的離心力,左側車輪承受路面垂向作用力Fz大于右側車輪。因此左輪提供側向力Fz的潛力大于右側車輪,重點考察左輪。左輪負的外傾角,使輪胎與路面間產生更大的側向力Fy,保持車輛穩(wěn)定行駛。因此目前多數(shù)乘用車采用負的車輪外傾角,常見的車輪外傾角為0~-2°。
▲ 車輪外傾角
▲ 車輪外傾角對車輪側向力的影響
▎主銷
車輪實際的轉向,不是完全繞z軸,而是繞主銷轉動。與主銷有關的參數(shù)較多,圖6所示為與主銷有關的運動學參數(shù)。
▎主銷內傾角σ及其相關參數(shù)
主銷內傾角σ,在y-z平面內,主銷與地面法線z向的夾角。
主銷偏移距rL,在y-z平面內,車輪接地面中心與主銷延長線和地面交點的距離。當主銷延長線和地面交點在車輪中心平面外側,是負值。設計底盤時,盡量選擇中性或者略微負值的主銷偏移距,以便當兩側車輪制動力不平衡時,能夠使車輛自動平衡。
圖7所示,左輪位于冰雪路面(附著系數(shù)低),右輪在普通干燥路面上,進行制動。由于附著系數(shù)不同,右輪制動力遠大于左輪制動力,車輛向右偏移。對于負的主銷偏移距,普通路面上的右前輪,制動力與主銷偏移距的乘積得到的力矩,使右前輪逆時針方向轉動,抑制車輛向右的偏移,起到穩(wěn)定車輛行駛姿態(tài)的作用。
實現(xiàn)負的主銷偏移距,需要將主銷靠近車輪中心平面,這將占據輪輞及制動盤的安裝空間,空間布局存在一定難度。
▲ 主銷偏移距的作用
在x-z平面內,主銷后傾角τ為主銷與路面法線z向的夾角。主銷后傾偏移值no為,在車輪中心高度,主銷與車輪中心的距離。設計主銷后傾nK為,主銷延長線與地面交點和車輪接地點中線的距離。
此外還有一個參數(shù),輪胎后傾nR,指車輪接地點受橫向力中心與z向的距離。由于輪胎變形,輪胎側向力受力點在輪胎前進方向靠后的位置。
當車輛直線行駛時,如果車輛偏移,主銷后傾會使車輪產生回正力矩,保持車輛直線前進。主銷后傾越大,車輛直線行駛時,車輪回正性能越好;但與此同時,路面突如其來的側向干擾對轉向系統(tǒng)的影響也越顯著。
四、眾泰T600后輪吃胎問題
通過不太清晰的網上照片,車聚君隱約感覺外側輪胎磨損更為嚴重。這可能是車輪前束或者車輪外傾角過大引起的。
車聚君特地查閱了網上公布的眾泰T600四輪定位參數(shù)。從這張表可以看到,前后輪的定位參數(shù)正常,屬于通常的范疇。但該參數(shù)是在車輛空載時測量的。如真如網上部分車主所言,在4S調整了四輪定位參數(shù)、做了動平衡之后,輪胎磨損問題依然嚴重,那極有可能是車輛有乘員和物品后,載荷增加,后輪的前束和外傾角遠離了空載的數(shù)值。
如果要解決這個問題,需要重新設計后橋結構,減小后輪跳動時,四輪定位參數(shù)的變化量。僅僅依靠目前免費更換輪胎的方法,治標不治本。
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