关于车辆跑偏的相关研究
   
【摘要】本文首先介绍车辆跑偏现象和形成原因，并详细阐述了车辆跑偏影响因素的工作过程，及影响因素之间的关系，然后对车辆跑偏的解决方案进行阐述。最后，针对市场客户抱怨车辆跑偏问题进行分析说明。从试验结果分析来看，从目前已经了解和试验完成的几个因素的研究来看，对进一步分析和解决车辆跑偏有重大的参考价值。
【关键词】 行驶跑偏，四轮定位，轮胎锥度
A study on vehicle steering pull
【Abstract】Firstly, this paper introduces the phenomenon and cause of vehicle steering pull, explaining the mechanism and effects of various parameters on steering pull. This paper also introduces the solution to this problem and the procedures to resolve the customer complaints. Based on test results, the current solution and procedures are very effective and useful for further evaluation of this problem.
Key words: vehicle steering pull ，wheel alignment，tire taper
0、前言
汽车跑偏是汽车运行中常见的故障，是指汽车在行驶中，汽车不按直线方向行驶，而是自动向左或是向右偏驶，这种现象称为跑偏。汽车跑偏的危害很大，轻则造成啃胎、轮胎报废，重则导致爆胎、车辆失控进而引发严重的交通事故。汽车的跑偏可以分为制动跑偏、直线行驶跑偏两种类型，其中以制动跑偏最为常见。制动跑偏是指汽车制动时，时常不按直线方向减速，自动向左或是向右偏驶，这种现象为制动跑偏。制动跑偏导致驾驶员无法控制前进方向，汽车处于不稳定状态，同时，制动跑偏极易引起侧滑，所以制动跑偏大大增加了交通事故发生的概率。其根本原因在于：在制动过程中左右车轮的制动力不相等或者是制动力增加的速度不同导致的制动力不相等，其受影响轮胎及道路环境的影响也较大。基于目前市场车辆基本均已配置有ABS/ESP功能，车辆制动跑偏以及侧滑等问题已经有了大大的改善，在此亦不做过多介绍。本文主要针对车辆行驶跑偏问题的分析判断及解决措施进行阐述。
1、汽车方向跑偏描述
直线行驶过程中的跑偏是指在直线行驶过程中，没有采取制动动作，匀速前行时，出现的忽左忽右的偏驶的现象。分四种形式：第一，直行时汽车向左跑偏；第二，直行时向右跑偏；第三，直行时汽车方向不稳定，即向左稍打转向盘车向左跑偏，向右稍打转向盘汽车则向右跑偏；第四，汽车直行时向左或向右来回偏，汽车漂忽不定。目前，衡量汽车行驶跑偏的标准目前有两种：一是汽车在平坦直路上制动或是行驶1000m，最大的偏差在4-5m以内可算正常；二是车辆以80KM/H的速度匀速行驶，100米的行驶距离偏离行驶线路左边1米以内，右边1.5米以内的属于正常现象，超出则视为跑偏（现行国家标准）。一般主机厂均以第二种标准来判断车辆是否跑偏故障。跑偏的车辆存在发生事故的隐患，所以如何发现汽车跑偏应该及时修理。
市场热销的某款中高级三厢轿车，在售后市场和整车下线调试过程中均反馈有车辆出现跑偏问题。在对故障车辆进行分析处理时，我们发现跑偏车辆主要表现为下面五种状态：汽车四轮定位
1) 前轮外倾角左右差值非常大，车辆调整前束无效，车辆仍然跑偏。
2) 主销内倾角及后倾角普遍超差，且差值非常大，车辆调整前束无效，车辆仍然跑偏。
3) 左右轴距不对称，普遍在8~12mm。都为右边长，左边短。
4) 新车到达4S店后的定位数据与下线数据差别巨大，40%车辆通过重新调整前束，跑偏现象消除。
5) 部分车辆通过轮胎互换，跑偏现象消除；
2、跑偏原因分析
汽车四轮定位的设计目的就是要汽车在行驶时有自动保持直线行驶的性能，当车轮转向后有自动回位的能力。四轮定位参数包括前轮的后倾角、外倾角、前束角、主销内倾角和后轮的外倾角、前束角等。主销后倾角变化打大，容易使转向轮产生摆动，车轮外倾角变化大，直接影响汽车直线行驶稳定性。对此我们汇总整理了影响车辆跑偏的相关因素，并以视图形式表示如下：
 
图1  汽车跑偏影响因素示意图
此车辆是紧凑型麦弗逊式独立前悬架，铝制L型下摆臂， Z型纵摆臂双横臂独立后悬架（如下图）。麦弗逊式独立前悬架，车轮相对与车身跳动时车轮定位参数变化相对于其他悬架结构形式来说比较小，双横臂独立后悬架，车轮相对与车身跳动时车轮外倾角与主销内倾角均有所变化。
理论分析显示车辆四轮定位参数外倾角、后倾角、后前束等值的偏差，极易产生车辆偏差。对于此车辆来说，悬架结构设计所限，主销内倾角、后倾角及轮胎外倾角是不可调整，只有外倾角参数可调整，因此想要调整此车辆的车辆跑偏，除了严格控制后悬架产品质量和装配工艺外，还要严控受车身、前减震器、副车架等部件尺寸影响较大。
图2  车辆底盘结构示意图
以上述理论分析为指导，我们分别从如下六个方面着手对此品牌的生产车辆进行了监测和分析研究：
1) 下线车辆四轮定位参数是否满足设计要求；
2) 四轮定位检测时胎压是否满足设计要求；
3) 对下线车辆的左右轴距进行检测，是否满足设计要求；
4) 对四轮定位调整的紧固件进行跟踪检测，确认是否存在力矩衰减，从而导致定位角变化；
5) 检查车辆，确认车辆是否存在由摩擦片安装不到位造成单边有附加的制动力；
6) 对车辆进行测试，检测车辆悬架对轮胎锥度的敏感程度；
通过对上述六个方面的分析研究，我们发现跑偏最主要原因-----左右外倾角差值，左右主销
内倾角差值，左右主销后倾角差值过大。由于其悬架结构设计所限，主销内倾角、后倾角及轮胎外倾角是不可调整，主要靠零件质量及制造工艺来保证的。因此我们对车身减震器安装孔、前减震器、前副车架、后副车架、后上下摆臂等关键零件进行了分析检查，并对各部分对车辆跑偏贡献值进行了排列，发现车身尺寸严重超差是造成四轮定位超差的直接原因。
在对轮胎锥力敏感度测试时，发现其悬架结构对固特异轮胎的锥力非常敏感，同样锥力的16寸轮胎比17寸轮胎更敏感，轮胎锥度不同，会不同程度地加剧跑偏。因此轮胎锥度力左右不对称也是导致车辆跑偏的主要影响因素之一。
距离偏差
外倾角角度变化量
0mm
0
0.25mm
0.021
0.5 mm
0.063
0.75 mm
0.125
1 mm
0.209
1.25 mm
0.313
1.5 mm
0.437
1.75 mm
0.582
2 mm
0.748
2.25 mm
0.935
2.5 mm
1.141
偏差外倾角关系图表示距离偏差和外倾角变化的关系，当左右外倾角之差大于0.5度，会引起侧拉或侧推力，车辆向左跑偏。从图上可以看出，当总偏差大于1.75mm时，车辆就会出现跑偏。
图3  前悬架外倾角因孔位变化的变化值
3、行驶跑偏的解决方法
基于上述车辆跑偏分析结果和在实际生产制造过程中控制的车身减震器安装孔位制造误差、减震器、副车架、摆臂等底盘部件的制造误差、总装的装配制造误差、定位调整零件紧固件力矩衰减检测、四轮定位时轮胎胎压检测、轮胎的锥向力及花纹、左右锥力配对等信息，我们分析车辆跑偏主要是由车辆四轮定位参数不合理和轮胎受力不均导致的。因此我们做出如下改进措施：
1) 缩小外倾角公差，并增加左右外倾角差值，左右主销内倾角差值，左右主销后倾角差值的要求
增加的四轮定位要求项目
更改前
更改后
外倾角公差 
±45′
±30′
左右车轮外倾角差值
无要求
<0.6o
左右主销内倾角差值
无要求
<0.6o
左右主销后倾角差值
无要求
<0.6o
同时严格控制车身减震器安装孔位制造误差、底盘部件（减震器和前副车架）制造误差和总装厂的装配制造误差。
2) 轮胎锥度配对使用
    分组
  锥力范围
    用途
    A组 
  1-15N
    用作前轮
    B组 
  16-50N
    用作后轮
4、小结
跑偏问题是顾客在行驶中可以事前感觉到事项，可提前警告驾驶者，而且在任何情况下都可以完全控制车辆,所以不是安全问题。同时跑偏受道路环境条件的影响较大，虽然说按照车辆和车主驾驶习惯看各种品牌的车都有所差别，但在所有车辆上都可能感觉到；希望通过此次研究，能在以后的车辆设计和制造时能够注意到这些部分，在车辆设计、生产制造时提高整车质量，摒除客户抱怨。
参考文献：
[1]郝伟  汽车跑偏的原因及解决方法。机械管理开发，2009。
[2]吴定才 汽车跑偏故障判断与排除，2006。
[3]贾红生 浅析汽车制动跑偏，2004.
[3]余志生 汽车理论[M]。机械工业出版社，1996。
[4]高松等主编，汽车性能优化M]。机械工业出版社，2008。