一、引言
當今社會汽車已進入了千家萬戶，每個駕駛汽車的人都希望自己的汽車擁有的舒適性的同時，還具有Zui可靠的安全性，而在汽車的結(jié)構(gòu)中能夠提供此保障的主要部件之一就是汽車的車輪和懸掛。
            在現(xiàn)代汽車中，為了使汽車直線行駛、轉(zhuǎn)向輕便、受控力好，并減少輪胎及相關(guān)部件的磨損，在輪胎安裝和前、后輪的懸掛系統(tǒng)均設(shè)置車輪定位角度（各汽車生產(chǎn)廠家根據(jù)不同車型，設(shè)置不同數(shù)據(jù)）。由于更換輪胎或減震器、機械的磨損、機件在劇烈顛波中疲勞變形或車架和機件在碰撞后變形，都會導(dǎo)致四輪定位參數(shù)發(fā)生變化。所以一般新車在駕駛3個月后就應(yīng)做四輪定位檢測，以后每行駛l0000公里或更換輪胎及減震器，以及發(fā)生碰撞后都應(yīng)及時做“四輪定位”，檢測其是否符合原車標準，并及時進行維修與調(diào)校。
二、四輪定位儀簡介
    當前擔當車輪定位檢測的儀器大部分為“四輪定位儀”，檢測時四輪定位儀先測量出汽車現(xiàn)時的四輪定位參數(shù)，然后由計算機自動與相應(yīng)車型的存儲值對比，對汽車四輪定位算出偏差值，維修人員按照定位儀的提示進行修正就可以恢復(fù)原狀了?，F(xiàn)代高檔四輪定位儀由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分組成：
     軟件系統(tǒng)主要包括：客戶信息管理數(shù)據(jù)庫；國內(nèi)外各類汽車生產(chǎn)廠、年代、及型號的原始定位參數(shù)；車輛預(yù)檢查及其定位故障診斷；標定調(diào)校程序等，程序運算、執(zhí)行、數(shù)據(jù)存儲和輸出通過高檔計算機、cd-rom及打印設(shè)備完成。
      硬件系統(tǒng)除了計算機及外設(shè)，主要還包括：車輪傾角檢測用的傳感器和配套安裝夾具，調(diào)整標定設(shè)備、光學傳感器、遙控操作器等。
      對于不同四輪定位設(shè)備，起關(guān)鍵性作用的是測量傳感器是否，軟件功能是否完善，至于外觀、體積以及是否有無線通訊功能都不是關(guān)鍵所在，畢竟汽車駕駛者所需要的是將汽車的安全與良好的運行狀態(tài)。

下面我們重點針對汽車車輪各定位角度的定義及作用，以及主要選用的傾角產(chǎn)品作一介紹。
三、汽車車輪各傾角定義及作用
現(xiàn)代轎車普遍都是采用前后獨立懸掛，四輪定位儀檢測的主要參數(shù)為車輪外傾角、主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角及前束等參數(shù)。
1、車輪外傾角
    車輪外傾角是指車輪中心平面與汽車垂直平面的夾角，如圖1所示。當車輪頂部向汽車外部傾斜時角度為正，反之為負。車輪外傾角主要作用是使車輪與地面的動態(tài)承載中心得到合理的分配，從而達到提高機械零件的使用壽命，減少輪胎的磨損等效果。若車輪外傾角不正確，輪胎會出現(xiàn)異常的磨損，汽車在行駛時也會發(fā)生偏駛的現(xiàn)象。
2、主銷后傾角
     主銷后傾角是指懸架上球頭或支柱頂端與下球頭的連線（稱為主銷，汽車在轉(zhuǎn)向時車輪繞其旋轉(zhuǎn)）與鉛垂線，且從汽車的側(cè)面觀察的夾角（如圖2）。上球頭在鉛垂線的后方為正，反之為負。主銷后傾角的主要作用是當汽車行駛時轉(zhuǎn)向輪形成可自動的回正力矩，使汽車保持直線行駛。因此主銷后傾角會影響汽車轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和方向盤的自動回正作用。
3、主銷內(nèi)傾角
     主銷內(nèi)傾角是指懸架上球頭或支柱頂端與下球頭的連線與鉛垂線，且從汽車的正面觀察的夾角。上球頭向內(nèi)為正，反之為負。合理的主銷內(nèi)傾角可使汽車轉(zhuǎn)向行駛時轉(zhuǎn)向輕便，減少路面通過轉(zhuǎn)向輪傳導(dǎo)到轉(zhuǎn)向盤的沖擊力，同時也具有一定的自動回正作用。主銷內(nèi)傾是指主銷裝在前軸略向內(nèi)傾斜的角度，它的作用是使前輪自動回正。角度越大前輪自動回正的作用就越強烈，但轉(zhuǎn)向時也越費力，輪胎磨損增大；反之，角度越小前輪自動回正的作用就越弱，因此這個主銷內(nèi)傾角都有一個范圍，約5°~8°之間。
4、前束角
    前束是汽車修理工非常熟悉的工作，汽車修理都要校對車輪前束。所謂前束是指兩輪之間的后距離數(shù)值與前距離數(shù)值之差，也指前輪中心線與縱向中心線的夾角（如圖3）。前輪前束的作用是保證汽車的行駛性能，減少輪胎的磨損。前輪在滾動時，其慣性力會自然將輪胎向內(nèi)偏斜，如果前束適當，輪胎滾動時的偏斜方向就會抵消，輪胎內(nèi)外側(cè)磨損的現(xiàn)象會減少。不同的汽車前束調(diào)校值是不一樣的。前輪前束可通過轉(zhuǎn)向橫拉桿長度來調(diào)整，汽車說明書都會有詳細的說明。
四、傾角傳感器在四輪定位測量系統(tǒng)中的應(yīng)用
1、四輪定位儀對傾角傳感器安裝要求
四輪定位測量系統(tǒng)對于以上幾種傾角的測量，除前束角一般通過轉(zhuǎn)盤或轉(zhuǎn)角傳感器實現(xiàn)，其他角度一般采用傾角傳感器。傾角傳感器固定在四輪定位儀安裝底版上，再通過夾具安裝在汽車的車輪上。
    由于汽車結(jié)構(gòu)的原因，汽車車輪定位角中的傾角測量分為直接測量和間接測量兩種。從車輪傾角的定義中可知車輪外傾角測量可以直接利用傾角傳感器測得其值，而主銷內(nèi)傾角和主銷后傾角則不然，由于主銷是安裝在車輪的內(nèi)側(cè)，一般不能直接通過傾角傳感器來測量。測量方法是通過以一定角度轉(zhuǎn)動車輪，測得車輪繞主銷擺動曲面的法線變化率來間接反映主銷傾角值。因此測量主銷傾角的過程是一動態(tài)測量過程，對傳感器也相應(yīng)提出了動態(tài)響應(yīng)的問題。一般來說，這個動態(tài)變化的速度取決于測量時操作者轉(zhuǎn)動方向盤的角速度。據(jù)筆者統(tǒng)計，正常操作時此角速度在5°/min，反映到主銷傾角上約0.5°/min。除此之外，車輪傾角的測量范圍應(yīng)在以±15°左右。通過調(diào)查當今在用的車型，傾角的調(diào)整偏差值 一般在5￠左右，如：上海大眾passat b5前輪外傾角值為-0°35￠至±0°25￠。因此可知傳感器的測量分辨率應(yīng)小于等于5￠。
根據(jù)以上具體要求 ，我們介紹兩種傾角產(chǎn)品。
2、單軸傾角產(chǎn)品
accustar?電子傾角傳感器為美國schaevitz?sensor公司專利技術(shù)產(chǎn)品，其核心部分是一個已獲專利、基于電容原理且無可動部件的敏感器件，經(jīng)電子線路轉(zhuǎn)換可輸出一個與傾斜角度成正比的信號，敏感部件和低功耗的cmos電路均封裝在堅硬的塑料安裝外殼內(nèi)。其具有精度高、體積小、抗干擾等特點，并具有比率、模擬、串行和數(shù)字脈寬等輸出形式，方便用戶的信號處理。同時在安裝形式上可選擇水平安裝或垂直安裝（如圖4）。
圖5所示為 accustar?-1的工作原理：其設(shè)計是將公共電容極板固定于兩塊精加工的鍍鋅密封殼體內(nèi)，并將電容極板刻蝕成相似的兩部分（如圖5中c1、c2），加上聚四氟乙烯涂層，在密封腔體內(nèi)充入電介液及惰性氣體，也以聚四氟乙烯涂層隔離。當傳感器在零位時，c1、c2兩部分液體浸沒面積相同（如圖5a所示），既可得到平衡電容輸出；當傳感器靈敏軸產(chǎn)生一定角度偏差，c1、c2兩部分液體浸沒面積也發(fā)生偏差（如圖5b所示），產(chǎn)生差動電容輸出，將輸出信號進行比較處理，即可得到角度輸出。
accustar?-1的主要技術(shù)參數(shù)參見表1。
3、雙軸傾角產(chǎn)品
accustar?-11/das-20雙軸傾角傳感器是將兩個單軸產(chǎn)品相結(jié)合，其也采用電容原理和獨特的拱形結(jié)構(gòu)（其結(jié)構(gòu)如圖6），可提供與x、y軸呈線性的輸出信號，同時輸出比率和脈寬兩種輸出形式。
其工作原理是由兩個相隔僅3mm密封焊接的拱狀板構(gòu)成，拱狀板分為大小、形狀相等的四塊。下層的聚酯塑料拱狀板作為一個公共端，將高絕緣常數(shù)的液體密封入拱形板夾層內(nèi)，并形成約占1/4空間的氣泡位于正中央，當傾斜時，氣泡從一側(cè)移到另一側(cè)，各極板被電介質(zhì)浸沒面積發(fā)生變化，導(dǎo)致電容值變化，即輸出與角度呈線性的電信號。信號處理部分選用低功耗的cmos電子線路，可將電信號轉(zhuǎn)換為與x、y軸呈線性的標準輸出信號。
五、結(jié)束語
我們在上面介紹的兩類產(chǎn)品在性能、價格等方面有一定差別，四輪定位儀生產(chǎn)廠家可根據(jù)所生產(chǎn)產(chǎn)品系列標準、完成功能及成本幾方面綜合考慮進行選擇。
目前，accustar-1、11系列傾角傳感器經(jīng)山東、江蘇、遼寧、浙江、廣東等地汽保設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)測試、選型后，已批量配套選用并投放市場，經(jīng)幾年的市場應(yīng)用檢驗和用戶反饋看，應(yīng)用該產(chǎn)品的四輪定位儀從性能價格比上已超過國外同類產(chǎn)品的水平，同時結(jié)束了我國汽保設(shè)備四輪定位儀長期依靠進口的局面。