轉向輪橫向側滑量的影響因素研究

戴曉鋒

（揚州工業職業技術學院，揚州225127，中國）

轉向輪橫向側滑量的影響因素研究

戴曉鋒

（揚州工業職業技術學院，揚州225127，中國）

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

轉向輪；橫向側滑量；側滑臺；對策

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

轉向輪橫向側滑量的數值大小表征轉向輪定位參數匹配程度，通過對轉向輪橫向側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定性。本文在分析了轉向輪橫向側滑量不合格的影響因素的基礎上，提出了相關對策。

1 轉向輪橫向側滑量產生機理

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

轉向輪定位參數包括：主銷后傾角、主銷內傾角、轉向輪外傾角和轉向輪前束角。

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

車輪有了外傾角后，在滾動時，有類似于滾錐現象，從而導致兩側車輪向外滾開。實際上，由于轉向橫拉桿和轉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邊滾邊滑的現象，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，在安裝轉向輪時，使汽車兩轉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之差稱為轉向輪前束，通常也用前束角來表示。這樣可使轉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生的不良后果。

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

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

2 轉向輪側滑量檢測機理

在機動車檢驗機構檢驗轉向輪橫向側滑量時，均采用雙聯式側滑試驗臺。GB 18565-2016“6.9.1.1.1 采用適用于單、雙轉向橋的雙板聯動側滑檢驗臺檢驗，側滑檢驗臺宜具有輪胎側向力釋放功能。”該條款還規定了適合雙轉向橋的雙板聯動側滑檢驗臺。當車輪通過側滑臺滑板時，由前束角和外傾角形成的側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或向外滑動，滑動量即為側滑量。

對轉向輪側滑檢測原理的分析可知，前束角引起的側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，正前束角引起側滑臺滑板向外滑動，負前束角則相反；正外傾角引起側滑臺滑板向內移動，負外傾角則相反。后退行駛時，正前束角引起側滑臺滑板向內移動，負前束角則相反；正外傾角引起側滑臺滑板向內移動，負外傾角則相反。規定側滑臺滑板向外側移動為正，滑板向內側移動為負。若側滑量在標準規定范圍內，則表明前束角與外傾角匹配正常；若側滑量超出標準值，且為正值時，則表明前束角過大或負外傾角太大；若側滑量超出標準且為負值時，則表明負前束角太大或正外傾角過大。

3 轉向輪橫向側滑量異常的表征

側滑量超標，也即外傾角與前束角不匹配，輪胎在滾動的同時會產生橫向滑動趨勢，趨勢達到極限，胎冠表面與路面之間則會出現滑移，從而產生不正常磨損。研究表明，外傾角越大，所產生的外傾側向力越大，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。因轉向輪橫向側滑量異常造成的輪胎異常磨損通常有以下2種情況：

⑴輪胎單側磨損量過大。外傾角過大時，輪胎外側會出現早期磨損；外傾角過小時，輪胎內側會出現早期磨損。

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生較大的側向力，導致輪胎胎面羽狀磨損。

4 導致轉向輪側滑量不合格的因素

影響轉向輪側滑量的因素主要有以下幾個方面：

⑴前束角調整不當。一是前束角調整未采用必要的檢測設備，采用人工測量方法，達不到車輛技術標準，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整，將會帶來嚴重后果；二是缺少車輛技術參數，以經驗修車，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整為正值等。

⑵前輪外傾角不正確。如果存在轉向節主銷與襯套間隙過大、輪轂軸承松曠、懸架穩定導桿與轉向節連接松緊調整不當、懸架上下導桿變形、連接球銷松曠、輪胎規格不一致等，均會導致外傾角失準，致使側滑量超標。

⑶轉向輪定位參數不匹配。就非獨立懸架車輛而言，轉向輪外傾角一般不可調整，一般情況下，只要轉向輪前束角調整正確，側滑量即可合格；而獨立懸架車輛則不同，即使轉向輪前束角和外傾角均按標準調整，在檢測過程中仍會出現側滑量不合格的情形。這主要是因為懸架在使用過程中受力復雜，會產生磨損變形，轉向輪定位的其他參數隨之發生較大變化，對側滑造成較大的影響，因此在調整獨立懸架車輛時，應綜合考慮車輛的實際情況，合理調整這2個參數。

⑷主銷定位參數不合格。主銷后傾角及內傾角的主要作用是保證轉向輪能自動回正，但如果其定位參數不合格也會對轉向輪側滑量造成一定影響，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整不當、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傾角、后傾角的異常現象。

⑸行駛系技術狀況。一是輪胎氣壓。轉向輪輪胎氣壓過高、過低以及左、右輪胎氣壓不一致均會對側滑量產生影響；二是相關部位零部件技術狀況，如轉向橋變形、轉向節變形、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《機動車安全技術檢驗項目和方法》附錄F規定：“在驅動狀態以不大于5km/h的車速平穩、直線通過側滑檢驗臺”，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準規定范圍內，因此造成測量誤差；二是檢測中方向控制的影響，車輪行經檢測臺時，若不能保持勻速直線行駛，或發生加速、減速、曲線行駛等現象，均會使側滑臺滑板受力發生變化，檢測結果誤差增大；三是側滑臺技術狀況。若側滑臺連桿機構的加工精度低、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 提高轉向輪橫向側滑量合格率的對策

為提高轉向輪側滑量檢測合格率，應采取以下對策：

⑴正確調整轉向輪定位。維護車輛時，應根據車輛轉向橋懸架結構的類型采取不同的方法調整前輪定位。對于非獨立懸架車輛，主要以調整前輪前束為主。對于獨立懸架車輛，應利用四輪定位儀進行檢查調整。值得注意的是，在對側滑量不合格的車輛進行調整時，不應片面調整前束而忽視外傾角的變化，否則將導致調整后的車輛出現行進時方向操縱不穩定、高速時擺振、輪胎早期磨損嚴重等不良現象。

規范的做法是：根據車輛具體情況分別采用不同的檢查調整方案。對于以正前輪前束配正前輪外傾角的車輛，若轉向輪側滑量為正值，可先減小前輪前束至標準范圍內，若轉向輪側滑量仍不合格，應檢查前輪外傾角是否過小；若轉向輪側滑量為負值，可先增大前輪前束至標準范圍內，若轉向輪側滑量仍不合格，應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，若轉向輪側滑量為正值，可先增大前輪前束至標準范圍內，若轉向輪側滑量仍不合格，應檢查前輪外傾角是否過大；若轉向輪側滑量為負值，可先減小前束值至標準范圍內，若轉向輪側滑量仍不合格，應檢查前輪外傾角是否過大。

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

⑶提高檢測質量。檢測機構的設備技術狀況和檢測人員的技術水平對檢測結果的影響較大，因此檢測機構應從以下幾個方面加以改進：

設備選型。選擇質量優良的設備，采用高精度傳感器，增強電路抗干擾能力，側滑檢驗臺宜具有輪胎側向力釋放功能，減少檢測誤差；對獨立懸架車輛檢測，應結合四輪定位儀，綜合判斷車輛行駛機構的技術狀況。

人員素質。加強對檢測人員的培訓，提高檢測水平，減少人為因素影響。

工位布置。保證側滑臺與其他設備之間的距離，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