第二章汽车车轮侧滑检测

汽车检测人员岗位培训教材(第二篇)1第二章汽车车轮侧滑检测前轮是汽车的转向轮。为了保证汽车具有良好的操纵稳定性，前轮所在平面以及主销轴线总是设计成与汽车纵向或横向铅垂面成一定角度。这些角度参数包括主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾和前轮前束，合称前轮定位参数。我们首先看一下前轮外倾和前轮前束的含义。前轮外倾如图2-2-1所示。其作用一方面是为了避免汽车承重后，前梁变形引起前轮出现内倾，从而加速轮胎的磨损和加大轮毂外侧轴承负荷。同时有了外倾角也可以适应拱形路面。图2-2-1主销内倾角与车轮外倾角1-转向车轮；2-车轮外倾角；3-铅垂线；4-主销内倾角；5-转向节主销；6-主销偏心距车轮有了外倾角以后，在滚动时，就会类似于圆锥的滚动，出现两个车轮企图向各自的外侧滚开的趋势。由于受到横直拉杆和车桥的约束不可能向外滚开，于是车轮将在地面上出现边滚边滑（向内）的现象，从而增加了轮胎磨损。为了消除前轮外倾带来的不良后果，在安装前轮时，人为地使两轮中心平面不平行。在沿前进方向上，两轮前端距离小于后端距离。如图2-2-2所式，B与A之差就称为前束值。图2-2-2车轮前束由于前束的作用，车轮在前进时，两轮力图向内侧滚动。同样由于机械上的约束，车轮不可能向内侧滚动，这就又出现了车轮边滚动边向外滑的现象（或存在这种倾向）汽车检测人员岗位培训教材(第二篇)2为保证汽车转向轮无横向滑移的直线滚动，要求车轮外倾角和车轮前束有适当配合，当车轮前束值与车轮外倾角匹配不当时，车轮就可能在直线行驶过程中不作纯滚动，产生侧向滑移现象。当这种滑移现象过于严重时，将破坏车轮的附着条件，丧失定向行驶能力，方向沉重，引发交通事故并导致轮胎的异常磨损。侧向滑移量的大小与方向可用汽车前轮侧滑检验台来检测。目前使用的侧滑检验台主要有双板联动和单板侧滑两种，也有少量用双板分动的，但因其重复性差未能得到普及。第一节侧滑检验台结构与工作原理一、侧滑检验台的结构侧滑检验台是使汽车在滑动板上驶过时，用测量滑动板左右移动量的方法来测量前轮侧滑量的大小和方向，并判断是否合格的一种检测设备。目前，在国内侧滑检验台有单板侧滑检验台和双板联动式侧滑检验台，我们这里以双板联动式侧滑检验台为例进行介绍。双板联动侧滑检验台主要有机械和电气两部分组成。（见图2-2-3）机械部分主要有两块滑板、联动机构、回零机构、滚轮及导向机构、限位装置及锁零机构组成。电气部分包括位移传感器和电气仪表。1．机械部分左右两块滑板分别支撑在各自的四个滚轮上，每块滑板与其连接的导向轴承在轨道内滚动，保证了滑板只能沿左右方向滑动而限制了其纵向的运动（见图2-2-3）。两块滑板通过中间的联动机构联接起来，从而保证了两块滑板作同时向内或同时向外的运动。相应的位移量通过位移传感器转变成电信号送入仪表。回零机构保证汽车前轮通过后滑板能够自动回零。限位装置是限制滑板过分移动而超过传感器的允许范围，起保护传感器的作用。锁零机构能在设备空闲或设备运输时保护传感器。润滑机构能够保证滑板轻便自如地移动。图2-2-3侧滑检验台结构示意图2．电气部分电气部分按传感器的种类不同而有所区别。目前常用的位移传感器有电位计式和差动变压器式两种。早期的侧滑台也有用自整角电机的，现已很少用。(1)电位计式测量装置：其原理非常简单，将一个可调电阻安装在侧滑检验台底座上，其活动触点通过传动机构与滑板相连，电位计两端输入一个固定电压（比如5V），中间触点随着滑板的内外移动也发生变化，输出电压也随之在0～5V之间变化，把2.5V左右的位置作为侧滑台的零汽车检测人员岗位培训教材(第二篇)3点，如果滑板向外移动，输出电压大于2.5V，达到外侧极限位置输出电压为5V。滑板向内移动，输出电压小于2.5V，达到内侧极限输出电压为0V。这样仪表就可以通过A/D转换将侧滑传感器电压转换成数字量，并送入单片机处理，得出侧滑量的大小。(2)差动变压器式测量装置：原理与电位计式类似，只是电位计式输出一个正电压信号，而差动变压器式输出的是正负两种信号。把电压为0时的位置作为零点。滑板向外移动输出一个大于0V的正电压，向内移动输出一个小于0V的负电压。同样，仪表就可以通过A/D转换将侧滑传感器电压转换成数字量，并送入单片机处理，得出侧滑量的大小。指示仪表可分为数字式和指针式两种，目前检测站普遍使用的是数字式仪表，早期自整角电机式测量装置一般采用指针式仪表。数字式仪表多为智能仪表，实际就是一个单片机系统。3.释放板的作用GA468-2004《机动车安全检验项目与方法》要求侧滑台带车轮应力释放功能。车轮在驶入侧滑台前，由于车轮侧滑量的作用，车轮与地面间接触产生的横向应力迫使车轮产生变形，在驶上侧滑板的瞬间将迅速释放并引起滑板移动量大于实际侧滑量引起的位移；在驶出滑板的瞬间已接触地面部分的轮胎将积聚应力阻碍滑板移动，从而使滑板位移量小于实际值。因此，近来陆续出现了前后带应力释放板的侧滑台，以保证车轮通过中间滑板（带侧滑量检测传感器）时能得以准确测量。因进车时的应力释放对侧滑测量造成的影响比出车时大得多，考虑到成本因素，目前在进车方向带释放板的侧滑台较多。二、双板联动侧滑检验台的测量原理1．侧滑板仅受到车轮外倾角的作用这里以右前轮为例，先讨论只存在车轮外倾角（前束角为零）的情况。具有外倾角的车轮，其中心线的延长线必定与地面在一定距离处有一个交点O，此时的车轮相当于一圆锥体的一部分如图2-2-4所示，在车轮向前或向后运动时，其运动形式均类似于滚锥。图2-2-4具有外倾角的车轮在滑板上滚动的情况（右轮）从图2-2-4可以看出，具有外倾角的车轮在滑动板上滚动时，车轮有向外侧滚动的趋势，由于受到车桥的约束，车轮不可能向外移动，从而通过车轮与滑动板间的附着作用带动滑动板向内运动，运动方向如图2-2-4所示。此时滑动板向内移动的位移量记为aS（即由外倾角所引起的侧滑分量）。按照约定，具有外倾角的车轮，由于其类似于滚锥的运动情况，因而无论其前进还是后退时所引起的侧滑分量均为负。反之，内倾车轮引起的侧滑分量均为正。2.滑动板仅受到车轮前束的作用这里仅讨论车轮只存在前束角，而外倾角为零时的情况。前束是为了消除具有外倾角的车轮类似于滚锥运动所带来的不良后果而设计的。汽车检测人员岗位培训教材(第二篇)4图2-2-5具有前束的车轮在滑板上滚动的情况（右轮）具有前束的车轮在前进时，由于车轮有向内滚动的趋势，但因受到车桥的约束作用，在实际前进驶过侧滑台时，车轮不可能向内侧滚动，从而会通过车轮与滑动板间的附着作用带动滑动板向外侧运动。此时，车轮在滑动板上做纯滚动，滑动板相对于地面有侧向移动，其运动方向如图2-2-5所示，此时测得的滑动板的横向位移量记为tS（即由前束所引起的侧滑分量）。遵照约定，前进时，由车轮前束引起的侧滑分量tS大于或等于零。反之，仅具有前张角的车轮在前进时，由车轮前张（负前束）引起的侧滑分量tS小于或等于零。当具有前束的车轮后退时，若在无任何约束的情况下，车轮必定向外侧滚动，但因受到车桥的约束作用，虽然其存在着向外滚动的趋势，但不可能向外侧滚动，从而会通过其与滑动板间的附着作用带动滑动板向内侧移动，其运动方向如图2-2-5所示。此时测得滑动板向内的位移记为tS，遵照约定，仅具有前束角的车轮在后退时，通过侧滑台所引起的侧滑分量tS小于或等于零。反之，仅具有前张角的车轮在后退时，通过侧滑台所引起的侧滑分量tS大于或等于零。综上可知，仅具有前束的车轮，在前进时驶过侧滑台时所引起的侧滑量为正值，在后退时驶过侧滑台所引起侧滑量分量为负值。反之，仅具有前张的车轮，在前进时驶过侧滑台时所引起的侧滑分量为负值，在后退时驶过侧滑台所引起的侧滑分量为正值。3．滑动板受到车轮外倾角和前束角的同时作用汽车转向轮同时具有外倾角和前束角，在前进时由外倾所引起的侧滑分量aS与由前束所引起的侧滑分量tS的方向相反，因而两者相互抵消。在后退时两者方向相同，两分量相互叠加。三、单滑板侧滑检验台的测量原理单滑板侧滑检验台仅用一块滑板，如图2-2-6所示。汽车左前轮从单滑动板上通过，右前轮从地面上行驶。若右前轮正直行驶无侧滑即侧滑角为零，而左前轮具有侧滑角向内侧滑时,如图2-2-6(a)，通过车轮与滑动板间的附着作用带动滑动板向左移动距离b。若右前轮也具有侧滑角，同样右前轮相对左前轮也会向内侧滑，此时，滑动板向左移动距离c，并由于左前轮同时向内侧滑的量为b，则滑动板的移动距离为两前轮向内侧滑量之和，即b+c，如图2-2-6（b）所示。上述b+c距离可反映出汽车左右车轮总的侧滑量及侧滑方向。也就是说，采用单板式侧滑台测量汽车的侧滑量时，虽然是一侧车轮从滑动板上通过，但测量的结果并非是单轮的侧滑量，而是左右轮侧滑量的综合反映。此侧滑量与汽车驶过台板时的偏斜度无关。根据这一侧滑量可以计算出每一边车轮的侧滑量，即单轮的侧滑量为(b+c)/2。汽车检测人员岗位培训教材(第二篇)5图2-2-6单滑板侧滑检验台的测量原理分析第二节侧滑检验方法和数据分析一、侧滑检验台操作规程1．检验前仪器及车辆准备(1)打开锁止装置，拨动滑板，仪表清零。(2)车辆轮胎气压、花纹深度符合标准规定，胎面清洁。2.检验程序(1)车辆正直居中驶近侧滑检验台，并使转向轮处于正中位置。(2)以3～5km/h车速平稳通过侧滑检验台。(3)读取最大示值。3.注意事项(1)车辆通过侧滑检验台时，不得转动转向盘。(2)不得在侧滑台上制动或停车。(3)勿使轴荷超过检验台允许载荷的汽车驶到检验台上，以防压坏机件或压弯滑动板。(4)不要在检验台上进行车辆修理保养工作。(5)清洁时，不要让水或泥土带入试验台。应保持侧滑台滑板下部的清洁，防止锈蚀或阻滞。二、侧滑检测标准GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》规定：汽车的的车轮定位应符合该车有关技术条件。车轮定位值应在产品使用说明书中标明。对前轴采用非独立悬架的汽车，其转向轮的横向滑移量，用侧滑台检测时侧滑量值应在±5m/km之间。规定侧滑量方向为外正内负。三、侧滑数据分析与故障诊断通过前面的分析，我们知道侧滑是由汽车前轮的外倾角和前束共同作用产生的，假设由外倾角产生的侧滑分量为aS，有前束产生的侧滑分量为tS，在外倾角及前束值不大的情况下，可以认为aS和tS在前进和后退过程中，侧滑分量数值不变。设车轮在前进时通过侧滑台所产生的侧滑量为汽车检测人员岗位培训教材(第二篇)6A，在后退时的侧滑量为B，则可以得到下述结论：当车轮存在外倾角和前束角时：B为负数，且B的绝对值大于或等于A的绝对值。前进时：外倾时aS为负数内倾时aS为正数前束时tS为正数前张时tS为负数后退时：外倾时aS为负数内倾时aS为正数前束时tS为负数前张时tS为正数车轮侧滑检测的是车轮前束和车轮外倾的综合作用，与轮胎的异常磨损、车辆行驶的稳定性和安全性有密切的关系。在检测中如果是向外滑超标，表明前束过大；如果向内滑超标，表明前束过小。需要强调的是侧滑检测的是车轮前束和车轮外倾的综合作用，绝大多数情况下侧滑不合格都可以通过前束调整来解决，但侧滑合格并不一定说明车轮定位符合设计要求，为了保障行车安全应建议通过系统定位调整来解决侧滑不合格问题。第三节侧滑检验台计量检定规程技术要求《JJG908-96滑板式汽车侧滑检测台检定规程》1．外观及性能(1)仪器应有清晰的铭牌，标有设备型号、名称、额定载荷、测量范围、出厂编号、制造厂名、出厂日期。(2)各操纵件如开关、按钮及插座、接线端子等应有明显的文字或符号标志，符号标志应符合有关标准的规定；操纵件的操作应灵活、可靠，无松动或卡滞等现象。(3)仪表显示应清晰，无影响读数的缺陷．数字显示应在5S内稳定，示值保留时间不少于8s。指针式仪表指针回转应平稳，不应有跳动、卡住和阻滞现象。(4)各机件应完好，滑板移动应灵活、平稳，没有明显的阻滞和晃动现象，调整机构操作应灵活可靠。2．零位误差(1)移动滑板3m/km时回复：不超过±0.2m/km。(2)移动滑板0.4m/km时回复：不超过±0.2m/km。(3)30min的零点漂移不超过0.2m/k