汽车转向轮侧滑原理及检测—使用性能与检测

2023-10-11 理论教育版权反馈

【摘要】：检测前轮侧滑量的主要目的是确认前轮前束与前轮外倾的配合是否恰当。知识点一侧滑试验台检测原理以汽车前轮为例，介绍侧滑试验台的检测原理，侧滑试验台外形如图3-18 所示。滑动板向内的靠拢量，即为该前轮的侧滑量。前轮前束是为纠正前轮外倾后致使前轮向外张开滚动这一不足而出现的。此时，若汽车的前轮通过上述滑动板，则两滑动板分别向外滑动。测量装置能把车轮侧滑量测出并传递给指示装置。

【知识引导】

在汽车前轮定位中，有前轮外倾和前轮前束两个定位角度，它们是相互配合的。检测前轮侧滑量的主要目的是确认前轮前束与前轮外倾的配合是否恰当。当二者配合恰当时，汽车前轮保持稳定的直线行驶状态；当二者配合不恰当时，汽车前轮出现横向滑动量，不仅不能保持稳定的直线行驶状态，而且加剧前轮胎面不正常磨损。

知识点一　侧滑试验台检测原理

以汽车前轮为例，介绍侧滑试验台的检测原理，侧滑试验台外形如图3-18 所示。

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图3-18　侧滑试验台外形

为了减少前轮纵向旋转平面接地点至主销中心线延长线与地面交点的距离，并为了前轴在承受较大载荷后前轮不致产生内倾，因而在前轮定位中出现了前轮外倾这一角度。但是，前轮外倾后在两前轮滚动中出现了向外张开滚动的趋势。虽然在刚性前梁或车身的约束下，前轮并不能真正向外分开滚动，但两前轮分别给地面向内的侧向力和轮胎在地面上的滑磨是实际存在的。此时，若使这样的汽车前轮在两块互不刚性连接且可以左右自由滑动的滑动板上前进通过时，则可以看到两块滑动板向内靠拢。滑动板向内的靠拢量，即为该前轮的侧滑量。

前轮前束是为纠正前轮外倾后致使前轮向外张开滚动这一不足而出现的。当前束值恰到好处时，即给已经外倾的前轮一个合适的方向修正量时，前轮就会保持稳定的直线行驶。此时，即使汽车前轮再通过同样的滑动板，滑动板也不会左、右移动。当然，若前轮前束值太大，则两前轮滚动中又有向内靠拢的趋势。刚性前梁或车身虽不允许两前轮真正向内靠拢，但两前轮分别给地面一个向外的力并在地面上滑磨也是实际存在的。此时，若汽车的前轮通过上述滑动板，则两滑动板分别向外滑动。滑动板的滑动量，即为该前轮的侧滑量。

侧滑试验台就是利用上述滑动板在侧向力作用下能够横向滑动的原理来测量前轮侧滑量的。可以看出，检测中若滑动板向外移动，表明前轮前束太大或负外倾太大；若滑动板向内移动，表明前轮外倾太大或负前束太大。若滑动板不移动，表明前轮没有侧滑量，则前束与外倾配合得恰到好处。可以想象，前轮外倾（或负外倾）对滑动板的作用，不管车辆前进还是后退，其侧滑量相等且侧滑方向一致。前轮前束（或负前束）对滑动板的作用，在车辆前进和后退时，虽侧滑量相等但侧滑方向相反。不难看出，后轮外倾（或负外倾）和后轮前束（或负前束）对滑动板的作用亦是如此。

需要指出的是，汽车驱动形式不同，前轮前束的大小也略有不同。对于从动前轴来说，前轮前束还要克服在前轮滚动阻力矩作用下，因前轴转向杆系存在间隙和弹性变形所造成的前轮前端绕主销向外张开滚动的趋势，因而这种车辆的前轮前束值都比较大，以给前轮一个恰到好处的方向修正量。而对于驱动前轴，特别是对于单前轴驱动的车辆来说，则无须采用较大的前束值。这是因为在前轮牵引力矩的作用下，由于杆系存在间隙和弹性变形，前轮前端发生了绕主销向内的靠拢滚动。因此，这种车辆的前束值都比较小，有的甚至为负前束。

知识点二　侧滑试验台结构与工作原理

滑板式侧滑试验台按滑动板数量不同，可分为单板式和双板式两种。它们一般均由测量装置、指示装置和报警装置等组成。以下介绍双板式侧滑试验台的结构与工作原理。

1.测量装置

测量装置由框架、左右两块滑动板、曲柄机构、回位装置、滚轮装置、导向装置、锁止装置、位移传感器及信号传递装置等组成。测量装置能把车轮侧滑量测出并传递给指示装置。

滑动板的长度一般有500 mm、800 mm 和1 000 mm 三种。滑动板的上表面制有“T”形纹或“十”字形纹，以增加与轮胎之间的附着力。滑动板的下部装有滚轮装置和导向装置，两滑动板之间连接有曲柄机构、回位装置和锁止装置。

在侧向力作用下，两滑动板只能在左右方向上做等量位移，并且要向内均向内，要向外均向外，在前后方向上不能滑动。汽车在侧滑试验台上前进，当车轮正前束（IN）大时，滑动板向外侧滑动。当车轮负前束（OUT）大时，滑动板向内侧滑动。当侧向力消失时，在回位装置的作用下两滑动板回到零点位置。当关闭锁止装置时，两滑动板被锁止，汽车驶过时不再左右滑动。

按滑动板位移量传递给指示装置方式的不同，测量装置可分为机械式和电气式两种形式。

（1）机械式测量装置

机械式测量装置是把滑动板与指示装置机械地连接在一起，通过连杆和L 形杠杆等零件，把滑动板位移量直接传递给指示装置的一种结构形式，如图3-19 所示。

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图3-19　侧滑试验台机械式测量装置

具有机械式测量装置的侧滑试验台，一般也称为机械式侧滑试验台，其指示装置设立在测量装置的一端，二者必须靠得很近，近年来已逐渐不用。

（2）电气式测量装置

电气式测量装置是把滑动板的位移量通过位移传感器变成电信号，再经过放大与处理传输给指示装置的一种结构形式。位移传感器有自整角电机式、电位计式和差动变压器式等多种形式。

以自整角电机作为位移传感器的测量装置如图3-20 所示。测量装置上的自整角电机7 通过齿轮齿条机构、杠杆和连杆等与滑动板连接在一起。指示装置中也装备有同一规格的自整角电机9。当滑动板移动时，自整角电机7 回转一定角度并产生电信号传输给自整角电机9，自整角电机9 接到电信号后回转同一角度并通过指针指示出滑动板位移量的大小和方向。

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图3-20　侧滑试验台电气式测量装置

以电位计作为位移传感器的测量装置如图3-21 所示。可以看出，滑动板的移动能变为电位计触点在电阻线圈上的移动，致使电路阻值发生变化，进而使电路电压发生变化，把这一变化传输给指示装置（电压表），就可将滑动板位移量的大小和方向指示出来。(www.chuimin.cn)

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图3-21　侧滑试验台电位计式测量装置

以差动变压器为位移传感器的测量装置如图3-22 所示。当滑动板移动时，通过触头带动差动变压器线圈内的铁心移动，使电路电压发生变化，将这一变化传输给指示装置（电压表），就可将滑动板位移量的大小和方向指示出来。

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图3-22　侧滑试验台差动变压器式测量装置

2.指示装置

指示装置也分为机械式和电气式两种形式。机械式指示装置用指针式指示；电气式指示装置有的用指针式指示，有的用数码管式指示，图3-23 为指针式指示装置。

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图3-23　侧滑试验台指针式指示装置

指针式指示装置能把测量装置传递来的滑动板侧滑量，按汽车每行驶l km 侧滑1 m定为一格刻度。车轮正前束（IN）和车轮负前束（OUT）都分别刻有10 格的刻度。因此，当滑动板长度为1 000 mm，侧滑为1 mm 时，指示装置指示1 格刻度，代表汽车每行驶1 km 侧滑1 m。同样，当滑动板长度为800 mm 侧滑为0.8 mm 和当滑动板长度为500 mm 侧滑为0.5 mm 时，指示装置也都指示一格刻度。

指示装置的刻度盘上除用数字和符号标明侧滑量和侧滑方向外，有的还用颜色和文字划分为三个区域。即侧滑量0～3 mm 为绿色，表示为良好（GOOD）区域；侧滑量3～5 mm 为黄色，表示为可用区域；侧滑量5 mm 以上为红色，表示为不良（BAD）区域。

3.报警装置

在检测车轮侧滑量时，为便于快速表示检测结果是否合格，当车轮侧滑量超过规定值（5 格刻度）后，侧滑试验台的报警装置能根据测量装置的限位开关发出的信号，用蜂鸣器或信号灯报警，因而无须再读取指示仪表上的具体数值，为检测工作节约了时间。

知识点三　汽车侧滑量检测项目实施

1.侧滑量的检测方法

一般双滑板侧滑台的侧滑量检测方法如下：

（1）汽车在检测前，应将轮胎充气至规定气压，并除去轮胎表面的油污、水渍及花纹沟槽内的夹杂物。

（2）打开侧滑台滑动板的锁止装置，并接通电源。注意：指示装置应指示“0”位。

（3）将汽车垂直对正侧滑台，并使转向盘处于正中位置。

（4）将汽车以3～5 km/h 的车速平稳驶向侧滑台滑动板，在行进过程中，不允许转动转向盘或制动汽车。

（5）当被测汽车前轮（或后轮）完全通过试验台滑动板后，在指示装置上观察侧滑方向并读取、打印最大侧滑量，其最大侧滑量即为被测前轮（或后轮）的侧滑量。

（6）检测完毕，锁止滑动板并切断电源。