轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量的影響因素研究

戴曉鋒

（揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，揚州225127，中國）

轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量的影響因素研究

戴曉鋒

（揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，揚州225127，中國）

在機動車檢測中，轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量是一項重要的檢測項目。本文闡述了轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量產(chǎn)生的機理，介紹了側(cè)滑臺檢測原理，分析了影響轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量的因素，針對影響因素提出相應(yīng)對策。

轉(zhuǎn)向輪；橫向側(cè)滑量；側(cè)滑臺；對策

轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量是一個重要檢驗項目。GB 7258-2012《機動車運行安全技術(shù)條件》“6.11汽車（三輪汽車除外）的車輪定位應(yīng)與該車型的技術(shù)要求一致。對前軸采用非獨立懸架的汽車（前軸采用雙轉(zhuǎn)向橋時除外），其轉(zhuǎn)向輪的橫向側(cè)滑量，用側(cè)滑臺檢驗時側(cè)滑量值應(yīng)在±5m/km之間?！痹摋l款規(guī)定了除雙轉(zhuǎn)向橋和獨立懸架外的汽車轉(zhuǎn)向輪的橫向側(cè)滑量要求。GB 18565-2016《道路運輸車輛綜合性能要求和檢驗方法》“5.2.5.1 轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量轉(zhuǎn)向橋采用非獨立懸架的車輛，其轉(zhuǎn)向輪（含雙轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向輪）的橫向側(cè)滑量應(yīng)在±5m/km范圍內(nèi)?！痹摋l款將雙轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量與單轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向輪作同樣要求。

轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量的數(shù)值大小表征轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)匹配程度，通過對轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量影響因素有效分析，有利于分析故障原因，進而有針對性地采取措施消除隱患，提高車輛行駛操縱性和穩(wěn)定性。本文在分析了轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量不合格的影響因素的基礎(chǔ)上，提出了相關(guān)對策。

1 轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量產(chǎn)生機理

為保證汽車直線行駛的穩(wěn)定性、實現(xiàn)轉(zhuǎn)向輕便性以及減少輪胎的磨損，在設(shè)計和制造時，要求轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向橋三者與車架之間有一定精確的相對位置，稱為轉(zhuǎn)向輪定位。

轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)包括：主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、轉(zhuǎn)向輪外傾角和轉(zhuǎn)向輪前束角。

主銷后傾角和內(nèi)傾角兩個角度保證汽車穩(wěn)定直線行駛。為了使輪胎磨損均勻和減輕輪轂外軸承的負荷，安裝轉(zhuǎn)向輪時應(yīng)預(yù)先使車輪有一定的外傾角，以防止車輪內(nèi)傾。同時，車輪有了外傾角也可與拱形路面相適應(yīng)。

車輪有了外傾角后，在滾動時，有類似于滾錐現(xiàn)象，從而導(dǎo)致兩側(cè)車輪向外滾開。實際上，由于轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向橋的約束使車輪不可能向外滾開，因此，車輪將在地面上出現(xiàn)邊滾邊滑的現(xiàn)象，從而增加了輪胎的磨損。為了消除車輪外傾帶來的不良后果，在安裝轉(zhuǎn)向輪時，使汽車兩轉(zhuǎn)向輪的中心面不平行，兩輪前邊緣距離B小于后邊緣距離A，A-B之差稱為轉(zhuǎn)向輪前束，通常也用前束角來表示。這樣可使轉(zhuǎn)向輪每一瞬時滾動方向接近于向著正前方，從而在很大程度上減輕甚至消除了由于車輪外傾而產(chǎn)生的不良后果。

舉例說明：當(dāng)轉(zhuǎn)向輪具有正外傾角時，其輪軸中心延長線與車輛外側(cè)地面在一定距離處必定有一個交點O，轉(zhuǎn)向輪在滾動時，轉(zhuǎn)向輪會同時繞O點轉(zhuǎn)動。在實際行進中，由于有車橋的約束，轉(zhuǎn)向輪不可能向外滾動，那么向前運動的轉(zhuǎn)向輪就會有向外側(cè)滾動的趨勢。如果轉(zhuǎn)向輪是在滑動板上行進，轉(zhuǎn)向輪會通過與滑板之間的附著力，推動滑動板向車輛內(nèi)側(cè)產(chǎn)生距離為Sa的位移，即為正外傾角所引起的側(cè)滑分量。

由于轉(zhuǎn)向輪存在前束，因此形成了前束角（設(shè)定轉(zhuǎn)向輪前端向內(nèi)偏移的前束角為正，向外偏移的前束角為負）。同理，具有正前束角的轉(zhuǎn)向輪在行進時，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)向內(nèi)滾動，但因受車橋約束，在實際行進時，轉(zhuǎn)向輪不能向內(nèi)側(cè)滾動。如果轉(zhuǎn)向輪不是在地面上而是在滑動板上行進，由于轉(zhuǎn)向輪與滑動板間的附著作用，轉(zhuǎn)向輪就會推動滑動板向外側(cè)產(chǎn)生距離為St的位移，即為正前束角引起的側(cè)滑分量。

2 轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量檢測機理

在機動車檢驗機構(gòu)檢驗轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量時，均采用雙聯(lián)式側(cè)滑試驗臺。GB 18565-2016“6.9.1.1.1 采用適用于單、雙轉(zhuǎn)向橋的雙板聯(lián)動側(cè)滑檢驗臺檢驗，側(cè)滑檢驗臺宜具有輪胎側(cè)向力釋放功能?！痹摋l款還規(guī)定了適合雙轉(zhuǎn)向橋的雙板聯(lián)動側(cè)滑檢驗臺。當(dāng)車輪通過側(cè)滑臺滑板時，由前束角和外傾角形成的側(cè)向合力大于滑板與支撐滾輪間摩擦力和回位彈簧的回位彈力之和時，車輪向前滾動的同時帶動滑動板向內(nèi)或向外滑動，滑動量即為側(cè)滑量。

對轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑檢測原理的分析可知，前束角引起的側(cè)滑分量在車輪前進與后退行駛時，其大小相等，方向相反；由外傾角引起的側(cè)滑分量在車輪前進與后退時，其大小相等，方向亦相同。前進行駛時，正前束角引起側(cè)滑臺滑板向外滑動，負前束角則相反；正外傾角引起側(cè)滑臺滑板向內(nèi)移動，負外傾角則相反。后退行駛時，正前束角引起側(cè)滑臺滑板向內(nèi)移動，負前束角則相反；正外傾角引起側(cè)滑臺滑板向內(nèi)移動，負外傾角則相反。規(guī)定側(cè)滑臺滑板向外側(cè)移動為正，滑板向內(nèi)側(cè)移動為負。若側(cè)滑量在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)，則表明前束角與外傾角匹配正常；若側(cè)滑量超出標(biāo)準(zhǔn)值，且為正值時，則表明前束角過大或負外傾角太大；若側(cè)滑量超出標(biāo)準(zhǔn)且為負值時，則表明負前束角太大或正外傾角過大。

3 轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量異常的表征

側(cè)滑量超標(biāo)，也即外傾角與前束角不匹配，輪胎在滾動的同時會產(chǎn)生橫向滑動趨勢，趨勢達到極限，胎冠表面與路面之間則會出現(xiàn)滑移，從而產(chǎn)生不正常磨損。研究表明，外傾角越大，所產(chǎn)生的外傾側(cè)向力越大，造成的輪胎磨損越嚴重，而隨著前束角的增加，輪胎磨損量也會增大。因轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量異常造成的輪胎異常磨損通常有以下2種情況：

⑴輪胎單側(cè)磨損量過大。外傾角過大時，輪胎外側(cè)會出現(xiàn)早期磨損；外傾角過小時，輪胎內(nèi)側(cè)會出現(xiàn)早期磨損。

⑵輪胎胎面羽狀磨損。前束角不正確時，將使車輪行進過程中產(chǎn)生較大的側(cè)向力，導(dǎo)致輪胎胎面羽狀磨損。

4 導(dǎo)致轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量不合格的因素

影響轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量的因素主要有以下幾個方面：

⑴前束角調(diào)整不當(dāng)。一是前束角調(diào)整未采用必要的檢測設(shè)備，采用人工測量方法，達不到車輛技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，特別是對獨立懸架車輛如不采用四輪定位儀進行檢驗和調(diào)整，將會帶來嚴重后果；二是缺少車輛技術(shù)參數(shù)，以經(jīng)驗修車，會將一些特殊車型的前束角搞錯，比如將具有負前輪前束、負前輪外傾的車輛調(diào)整為正值等。

⑵前輪外傾角不正確。如果存在轉(zhuǎn)向節(jié)主銷與襯套間隙過大、輪轂軸承松曠、懸架穩(wěn)定導(dǎo)桿與轉(zhuǎn)向節(jié)連接松緊調(diào)整不當(dāng)、懸架上下導(dǎo)桿變形、連接球銷松曠、輪胎規(guī)格不一致等，均會導(dǎo)致外傾角失準(zhǔn)，致使側(cè)滑量超標(biāo)。

⑶轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)不匹配。就非獨立懸架車輛而言，轉(zhuǎn)向輪外傾角一般不可調(diào)整，一般情況下，只要轉(zhuǎn)向輪前束角調(diào)整正確，側(cè)滑量即可合格；而獨立懸架車輛則不同，即使轉(zhuǎn)向輪前束角和外傾角均按標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整，在檢測過程中仍會出現(xiàn)側(cè)滑量不合格的情形。這主要是因為懸架在使用過程中受力復(fù)雜，會產(chǎn)生磨損變形，轉(zhuǎn)向輪定位的其他參數(shù)隨之發(fā)生較大變化，對側(cè)滑造成較大的影響，因此在調(diào)整獨立懸架車輛時，應(yīng)綜合考慮車輛的實際情況，合理調(diào)整這2個參數(shù)。

⑷主銷定位參數(shù)不合格。主銷后傾角及內(nèi)傾角的主要作用是保證轉(zhuǎn)向輪能自動回正，但如果其定位參數(shù)不合格也會對轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量造成一定影響，因此在車輛維護中不容忽視。比如：獨立懸架車輛的上下擺臂連接處調(diào)整不當(dāng)、非獨立懸架車輛的彈性元件變形過大、維修時裝錯了楔形墊方向，以及前輪軸承間隙過大等都會造成主銷內(nèi)傾角、后傾角的異常現(xiàn)象。

⑸行駛系技術(shù)狀況。一是輪胎氣壓。轉(zhuǎn)向輪輪胎氣壓過高、過低以及左、右輪胎氣壓不一致均會對側(cè)滑量產(chǎn)生影響；二是相關(guān)部位零部件技術(shù)狀況，如轉(zhuǎn)向橋變形、轉(zhuǎn)向節(jié)變形、輪惘變形、懸架及臂變形、懸架與車架連接間隙過大等。

⑹檢測過程。一是檢測時行車速度的控制。GB 21861-2014《機動車安全技術(shù)檢驗項目和方法》附錄F規(guī)定：“在驅(qū)動狀態(tài)以不大于5km/h的車速平穩(wěn)、直線通過側(cè)滑檢驗臺”，但在實際檢測過程中，往往由于引車員操作水平差異，有時不能將檢驗車速控制在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)，因此造成測量誤差；二是檢測中方向控制的影響，車輪行經(jīng)檢測臺時，若不能保持勻速直線行駛，或發(fā)生加速、減速、曲線行駛等現(xiàn)象，均會使側(cè)滑臺滑板受力發(fā)生變化，檢測結(jié)果誤差增大；三是側(cè)滑臺技術(shù)狀況。若側(cè)滑臺連桿機構(gòu)的加工精度低、傳感器精度低以及抗干擾能力低等，均會引起的測量誤差。

5 提高轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量合格率的對策

為提高轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量檢測合格率，應(yīng)采取以下對策：

⑴正確調(diào)整轉(zhuǎn)向輪定位。維護車輛時，應(yīng)根據(jù)車輛轉(zhuǎn)向橋懸架結(jié)構(gòu)的類型采取不同的方法調(diào)整前輪定位。對于非獨立懸架車輛，主要以調(diào)整前輪前束為主。對于獨立懸架車輛，應(yīng)利用四輪定位儀進行檢查調(diào)整。值得注意的是，在對側(cè)滑量不合格的車輛進行調(diào)整時，不應(yīng)片面調(diào)整前束而忽視外傾角的變化，否則將導(dǎo)致調(diào)整后的車輛出現(xiàn)行進時方向操縱不穩(wěn)定、高速時擺振、輪胎早期磨損嚴重等不良現(xiàn)象。

規(guī)范的做法是：根據(jù)車輛具體情況分別采用不同的檢查調(diào)整方案。對于以正前輪前束配正前輪外傾角的車輛，若轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量為正值，可先減小前輪前束至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，若轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量仍不合格，應(yīng)檢查前輪外傾角是否過??；若轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量為負值，可先增大前輪前束至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，若轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量仍不合格，應(yīng)檢查前輪外傾角是否過小。對于以負前輪前束配負前輪外傾角的車輛，若轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量為正值，可先增大前輪前束至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，若轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量仍不合格，應(yīng)檢查前輪外傾角是否過大；若轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量為負值，可先減小前束值至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，若轉(zhuǎn)向輪側(cè)滑量仍不合格，應(yīng)檢查前輪外傾角是否過大。

⑵規(guī)范檢測方法。檢測時控制車速在規(guī)定范圍內(nèi)，是保證側(cè)滑檢測正確性和有效性的重要條件。檢測側(cè)滑量時，每次檢測車速必須保持相對穩(wěn)定，且車速應(yīng)控制在5 km/h以下；車輛通過側(cè)滑臺時應(yīng)避免加速、減速或轉(zhuǎn)向行駛，以保證車輛行駛時的穩(wěn)定性。車輛必須符合GB 7258-2012《機動車運行安全技術(shù)條件》規(guī)定的技術(shù)要求，如車架、車橋不得變形，輪胎氣壓應(yīng)正常、花紋深度一致，懸架機構(gòu)應(yīng)正常等。加強外檢檢查質(zhì)量，以消除輪胎不一致、軸距不等、車輪動平衡超標(biāo)、轉(zhuǎn)向臂變形松曠轉(zhuǎn)向節(jié)主銷及軸承松曠等不正常因素。

⑶提高檢測質(zhì)量。檢測機構(gòu)的設(shè)備技術(shù)狀況和檢測人員的技術(shù)水平對檢測結(jié)果的影響較大，因此檢測機構(gòu)應(yīng)從以下幾個方面加以改進：

設(shè)備選型。選擇質(zhì)量優(yōu)良的設(shè)備，采用高精度傳感器，增強電路抗干擾能力，側(cè)滑檢驗臺宜具有輪胎側(cè)向力釋放功能，減少檢測誤差；對獨立懸架車輛檢測，應(yīng)結(jié)合四輪定位儀，綜合判斷車輛行駛機構(gòu)的技術(shù)狀況。

人員素質(zhì)。加強對檢測人員的培訓(xùn)，提高檢測水平，減少人為因素影響。

工位布置。保證側(cè)滑臺與其他設(shè)備之間的距離，使車輛能盡可能保持5km/h以下勻速并以直線行駛狀況通過側(cè)滑臺。

Study on influence factors for traverse side slip value of steering wheel

DAI Xiaofeng
（Yangzhou Polytechnic Institute,Yangzhou225127,China）

The traverse side slip value of steering wheel is an important inspection item. This paper expounds the mechanism of traverse side slip value of steering wheel, introduces the detection principle of side slip indicator, analyzes the factors affecting of the traverse side slip value of steering wheel. The countermeasures are put forward according to the influencing factors.

Steering wheel; traverse side slip value; side slip indicator; countermeasures