聊聊四輪定位的那點(diǎn)事兒(二)—四輪定位與輪胎偏磨

◆文/北京 楊老師

（接上期）

上期，筆者介紹了與四輪定位相關(guān)的基本概念，本期我們將討論由四輪定位引起輪胎偏磨(俗稱“啃胎”)的根源及維修方法。主要內(nèi)容包括：輪胎偏磨的類型及產(chǎn)生原理；影響啃胎的四輪定位參數(shù)。

一、輪胎偏磨的類型

1.單邊偏磨

單邊偏磨是指輪胎的內(nèi)側(cè)或外側(cè)磨損過大(圖1)。

圖1 輪胎單邊偏磨

如果僅僅是輪胎的單側(cè)邊沿有快速磨損的現(xiàn)象，其磨損的根源主要來自車輪的傾斜角過大，也就是車輪外傾角不正確。也就是說：如果輪胎外側(cè)磨損嚴(yán)重，說明車輪外傾角正向(正外傾角)過大；如果輪胎內(nèi)側(cè)磨損異常，則說明車輪外傾角負(fù)向(負(fù)外傾角)過大。單邊偏磨的產(chǎn)生原理如圖2所示。

圖2 外傾角對輪胎偏磨的影響

2.“鋸齒”狀胎面磨損

在日常維修中，我們經(jīng)常會遇到輪胎左右出現(xiàn)“臺階”狀的異常磨損，也稱“鋸齒”狀偏磨。這種情況一般是由于前束不正確而引起的輪胎偏磨，具體的形成原理如圖3所示。

圖3 車輪前束導(dǎo)致的輪胎偏磨

前束正值過大時，輪胎往往出現(xiàn)由外向內(nèi)方向的“臺階”狀磨損；前束負(fù)值過大時，輪胎一般會出現(xiàn)由內(nèi)向外的“臺階”狀磨損。因此，在觀察輪胎表面的磨損“鋸齒”時，要格外注意花紋的切面“鋸齒”是向內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，如果是向內(nèi)側(cè)，說明前束正值過大；反之，則說明前束負(fù)值偏大。

當(dāng)然，前束不正確導(dǎo)致的“鋸齒”狀偏磨也并非完全是橫向的，因為輪胎并非完全意義上的橫向與地面?zhèn)然?，而是以一定角度的與車輛前進(jìn)方向摩擦，所以在其前后方向來看，同樣也存在偏磨的高低“鋸齒”狀，如圖4所示。

圖4 前束引起的胎面“鋸齒狀”偏磨

因此，前束對胎面的影響是綜合的，不僅包括橫向高低不等的“鋸齒”狀、同樣也包括縱向高低不平的“鋸齒”狀(羽狀磨損)，如圖5所示。

圖5 前束引起胎面橫向和縱向磨損異常

需要特別提醒的是：很多時候，輪胎的偏磨可能是前束和外傾綜合造成的結(jié)果。如果是僅僅是外傾角過大或過小所引發(fā)的輪胎偏磨一般比較容易確認(rèn)，因為這種情況一般只會導(dǎo)致單邊磨損(內(nèi)側(cè)或外側(cè)啃胎)，而不會有高低不平的“鋸齒”狀磨損。如果既有外側(cè)的啃胎、又有高低不平的“鋸齒”羽狀磨損時就應(yīng)該格外注意。

前束偏差過大時，不僅導(dǎo)致輪胎出現(xiàn)“鋸齒”狀磨損，也會引起單邊偏磨。如果前束是正值偏大，輪胎的外側(cè)邊沿就會磨損加劇；而當(dāng)前束負(fù)值偏大時，輪胎的內(nèi)側(cè)邊沿就會磨損加劇。也就是說：輪胎偏磨的根源往往是由多個定位參數(shù)失準(zhǔn)所導(dǎo)致的，既有前束方面的因素、又有外傾的因素，我們需要根據(jù)偏磨位置，并結(jié)合四輪定位參數(shù)綜合起來考慮和分析。圖6所示輪胎偏磨狀況就是外傾過大和前束偏大共同導(dǎo)致的。

圖6 外傾過大和前束偏大導(dǎo)致的輪胎偏磨

3.其他輪胎偏磨

除了四輪定位參數(shù)失準(zhǔn)會導(dǎo)致輪胎非正常磨損外，輪胎氣壓不正常、動平衡失準(zhǔn)以及橡膠老化等也會加速輪胎偏磨。

(1)胎壓對輪胎偏磨的影響

輪胎氣壓異常導(dǎo)致輪胎不正常磨損的原理如圖7所示。當(dāng)然，現(xiàn)代轎車重量輕，且普遍采用子午線輪胎，而子午線輪胎具有接地面積大、附著性能好、胎面滑移小、對地面單位壓力也小、胎冠較厚且有堅硬的帶束層(不易刺穿)、胎側(cè)薄(徑向彈性大、緩沖性能好、負(fù)荷能力較大)等優(yōu)點(diǎn)，胎壓對轎車輪胎異常磨損的影響比較小，尤其是裝備防爆胎(虧氣保用輪胎)的胎面更不容易變形。但大型客車、載重貨車對于載荷和氣壓的影響相對比較明顯一些。

圖7 胎壓對輪胎磨損的影響

(2)車輪動平衡對輪胎偏磨的影響

當(dāng)車輪動平衡失準(zhǔn)或軸承松曠時，輪胎在運(yùn)轉(zhuǎn)中就會出現(xiàn)擺動現(xiàn)象，車輛出現(xiàn)明顯抖動。這就會是胎面出現(xiàn)“塊狀”偏磨，并且胎面會出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象(圖8)。遇到這種情況，應(yīng)及時檢查車輪動平衡及軸承。

圖8 動平衡失準(zhǔn)導(dǎo)致輪胎出現(xiàn)“塊狀”偏磨

(3)橡膠老化對輪胎的影響

當(dāng)輪胎出現(xiàn)起皮、掉渣的現(xiàn)象，則很可能是輪胎老化(圖9)、化學(xué)腐蝕或碎石路面導(dǎo)致的。具體是哪一種原因，則要結(jié)合使用里程、使用環(huán)境、是否到達(dá)壽命周期等因素綜合起來判別。

圖9 橡膠老化引起的輪胎磨損

引起輪胎異常磨損的原因很多，磨損部位也各不相同，表1為導(dǎo)致輪胎磨損的常見原因及對應(yīng)的磨損位置。

表1 輪胎磨損的類型及對應(yīng)的原因

當(dāng)然，輪胎的偏磨也不一定是車輪定位、氣壓、動平衡等因素所引起的，部件老化、懸掛膠套松曠、外力沖擊等都有可能導(dǎo)致輪胎偏磨。具體是哪種原因，需要維修人員認(rèn)真檢查、分析，做出精準(zhǔn)判斷后，再制定準(zhǔn)確的維修方案。

二、輪胎偏磨的檢測方法

上面我介紹了幾種常見的輪胎偏磨類型及其原因，對于非定位造成的輪胎偏磨問題，比較容易判斷，在此不做過多深入的分析和講解。對于車輪定位失準(zhǔn)造成的混合型輪胎偏磨，尤其是當(dāng)前束和外傾同時出現(xiàn)偏差時，診斷比較復(fù)雜，而且很難找到真正的根源。另外，有時候，我們也會發(fā)現(xiàn)車輛的前束和外傾都在正常范圍內(nèi)，但輪胎仍然存在偏磨。對于這種情況，除了檢查四輪定位外，還要利用車輛側(cè)滑檢測儀(圖10)來檢測輪胎與地面的摩擦力。

圖10 車輛側(cè)滑檢測儀

雖然車輛側(cè)滑不屬于年檢強(qiáng)制項目，但維修人員經(jīng)常會遇到因側(cè)滑不合格(圖11)而送修的車輛。對于這類故障，許多維修人員只是緊緊轉(zhuǎn)向拉桿、測量前束、調(diào)整定位參數(shù)就會交車。其實，如果要驗證車輛側(cè)滑問題是否真正得到解決，就要用到側(cè)滑檢測儀。

圖11 汽車年檢數(shù)據(jù)(側(cè)滑不合格)

前些年，一些大型的維修企業(yè)里，多配備了汽車檢測線，可測定車輛減震器系數(shù)、檢測制動力和車輛側(cè)滑。小型的維修企業(yè)多采用簡易側(cè)滑板來檢測車輛的側(cè)滑(圖12)。

圖12 簡易側(cè)滑板

1.側(cè)滑儀的種類

側(cè)滑儀會有單邊側(cè)滑儀和雙邊側(cè)滑儀兩種。一般在檢測場以及大型維修中，側(cè)滑儀是集成在檢測線上(圖13)，且屬于雙邊側(cè)滑儀，而一些維修店則是配備了單滑板式的簡易側(cè)滑儀。他們的工作原理都是一樣的。

圖13 集成了側(cè)滑儀的多功能檢測線

2.側(cè)滑板工作原理

為了檢測轉(zhuǎn)向輪除了滾動外，是否還存在橫向滑動，常常用側(cè)滑板來檢測轉(zhuǎn)向輪的橫向滑動數(shù)據(jù)。車輪從側(cè)滑板慢速經(jīng)過時，如果輪胎與側(cè)滑板之間除了滾動外，還存在橫向滑動摩擦?xí)r，滑動阻力就會推動側(cè)滑板向左或右方向移動，從而帶動聯(lián)動機(jī)構(gòu)，并產(chǎn)生側(cè)滑數(shù)據(jù)(圖14)。

圖14 側(cè)滑板工作原理

國家標(biāo)準(zhǔn)GB21861-2014和GB7258-2012對機(jī)動車轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量的要求是：對前軸采用非獨(dú)立懸架的汽車，其轉(zhuǎn)向輪的橫向側(cè)滑量，用側(cè)滑臺檢測時側(cè)滑量值應(yīng)在-5～+5m/km之間。也就是說，汽車行駛1km時，轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量不能超過5m。

雖然側(cè)滑超標(biāo)不影響車輛年檢，但對于車輛使用狀態(tài)，尤其是輪胎的保養(yǎng)卻很重要。因為，橫向側(cè)滑量超標(biāo)時，轉(zhuǎn)向輪與地面之間不僅有滾動摩擦，而且存在滑動摩擦。滾動摩擦對輪胎的磨損很小，幾乎可忽略不計，而發(fā)生滑動摩擦?xí)r，輪胎與地面處于干磨狀態(tài)，會急速加劇輪胎的磨損。

前面已經(jīng)講過，導(dǎo)致車輛側(cè)滑的主要因素是車輪外傾和車輪前束。一般，我們規(guī)定：向外側(cè)滑(側(cè)滑板向外運(yùn)動)稱為正側(cè)滑，向內(nèi)側(cè)滑稱為負(fù)側(cè)滑，因此，正外傾導(dǎo)致負(fù)側(cè)滑、正前束導(dǎo)致正側(cè)滑(圖15)，總側(cè)滑數(shù)據(jù)等于前束側(cè)滑與外傾側(cè)滑之和。

3.側(cè)滑儀的使用方法

上文講過，車輪橫向側(cè)滑數(shù)據(jù)是由車輪的前束和外傾共同決定的。遇到車輪橫向側(cè)滑量超標(biāo)的車輛，是調(diào)前束還是調(diào)外傾角？當(dāng)然，經(jīng)驗豐富的四輪定位師傅可以根據(jù)定位的實際值和推薦值大概推算出側(cè)滑值，并將橫向側(cè)滑量調(diào)整到規(guī)定的范圍內(nèi)。但如果要精確知道前束導(dǎo)致的側(cè)滑量和外傾引起的側(cè)滑量分別是多少時，就只能借助側(cè)滑儀來進(jìn)行檢測。具體如何使用側(cè)滑儀，下面舉例說明。

某輛車后輪有輕微偏磨，四輪定位參數(shù)都在規(guī)定范圍以內(nèi)，用側(cè)滑儀檢測時發(fā)現(xiàn)該車后輪的橫向側(cè)滑值是+6.5m/km，超過規(guī)定范圍。

在分析該車之前，先補(bǔ)充一條原理：外傾引起的側(cè)滑量不受車輛移動方向的影響，但前束導(dǎo)致的側(cè)滑量與車輛的移動方向相關(guān)。

據(jù)此原理，我們先在車輛正向通過側(cè)滑儀時測得一個側(cè)滑量，然后再讓車輛反向(倒車)通過側(cè)滑儀再測得一個側(cè)滑量。最后，通過二元一次方程計算出外傾引起的側(cè)滑量(X)和前束導(dǎo)致的側(cè)滑量(Y)。

上述故障車，正向通過側(cè)滑儀時測得的側(cè)滑量為+6.5 m/km，反向通過側(cè)滑儀時測得的側(cè)滑量是-1.3 m/km。由于外傾引起的側(cè)滑量不受車輛移動方向的影響，但前束導(dǎo)致的側(cè)滑量與車輛的移動方向相關(guān)，所以，可以列出下述方程：

前進(jìn)時： X + Y = +6.5

倒車時：X +(- Y)= -1.3

據(jù)此，我們可以算出外傾引起的側(cè)滑量X=+2.6 m/km，前束導(dǎo)致的側(cè)滑量Y為+3.9 m/km。也就是說該車后輪偏磨，大部分原因是前束正值過大所致，小一部分是外傾負(fù)值偏大引起的。雖然四輪定位參數(shù)均在正常范圍內(nèi)，但仍需對后輪定位參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，把前束向負(fù)值方向調(diào)一點(diǎn)，把外傾角向正值方向微調(diào)一點(diǎn)。調(diào)整后，再次檢測橫向側(cè)滑量，確保其在規(guī)定范圍之內(nèi)。

關(guān)于輪胎偏磨的內(nèi)容就介紹到這里，下期我們將討論四輪定位與跑偏。敬請關(guān)注。

圖15 車輪外傾和前束對側(cè)滑的影響