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1、汽车前束的动态调整张晓光中日合资成都弥荣科技发展有限公司为使汽车的操纵保持稳定，保证汽车的直线行使，汽车的转向轮都有自动回正的功能，也就是当转向轮在偶然遇到外力干扰影响了直线行驶时能立即自动回正，即自动回到相应于汽车直线行驶的位置。这种自动回正作用是由转向轮的定位角来保证的。汽车转向轮的定位角包含四个内容：主销内倾角、主销后倾角、车轮外倾角和车轮前束。其中，车轮的外倾角和车轮的前束要有适当的配食，以保证汽车的转向轮无横向滑动的纯正直线滚动。若两者匹配不当时，车轮就可能在直线行驶过程中不做纯滚动，产生侧向滑移。当此现象过于严重时，将破坏车轮的附着条件，丧失定向行驶能力，引发交通事故并导致轮胎的异
2、常磨损。汽车转向轮的外倾角的存在是为了减少轮胎的磨损和减轻小轴承及紧固螺母的负荷，但是也使得车轮的滚动难以沿直线进行。如图1 所示，具有外倾角的汽车右前轮其轴心线的延长线必定与地面某处有一交点o ，此时的车轮相当于一圆锥体的一部分，当它向前转动时，实际上就是一个绕。点滚动的滚锥。它不是沿直线滚动，有向外侧滚动的趋势。由于车桥的约束，车轮不可能向外侧滚动。囤I 具有外倾角的车轮滚动时受力示意囤卜车桥的约束力：F 1 一轮胎对地面的作用力；F 2 一地面对轮胎的作用力它受到车桥的约束力F 的作用( 它的方向朝内) ，轮胎必然对地面产生力F 1 ，地面对轮胎产生反作用力F 2 。其中力F 2 ( 也
3、是F 1 ) 就是由外倾角引起的附加侧向力，该力影响汽车的操纵，并加剧轮胎的磨损。汽车车轮的前束就是用来消除上述的具有外倾角车轮的滚动时产生的附加侧向力F 2 ( F I ) 而设计的。如图2 所示：其中车轮前束= B A 。豳罄匿塑懋邋圈2 具有蔚束角车轮滚动时受力示意图P 一车榜曲均柬力；P I - - 轮胎对地面曲作用力；P 2 一地面对轮臆帕作用力从图2 可以看出，具有前束角的车轮在前进时，车轮有向内滚动的趋势。但是由于车桥的约束不可能向内侧滚动。车轮受到车桥约束力P 的作用( 它的方向朝外) ，必然对地面产生作用力P 1 ，地面也对轮胎产生反作用力P 2 。综合图1 和图2 ，可见两
4、种情况下轮胎对地面豹作用力F I ( 外倾角引起的) 和P 1 ( 前束引起的) 方向相反。若恰当的匹配外倾角和前束，可使F l 和P 1 相互抵消( 或至少接近于零) 。使车轮作纯滚动，安全操作，减少轮胎磨损。只要测出F l 和P 1 的差值就可以判定外倾角和前束的匹配效果。但是，实际上常用测量所谓的测滑量( 汽车转向轮的横向滑移量) 来判定外倾角和前束的匹配效果。目前，对汽车转向轮的横向滑移量用通常意义的汽车侧滑检验台来检测的。基本结构是用可横向滑动的滑板作为模拟路面，当汽车转向轮通过时，由于车轮外倾角和前束的综合作用的结果( 即F 1 与P 1 的差值的存在) ，会使该滑板沿与汽车前进方
5、向的垂直方向产生移动。测量出这一横向移动的位移量，并计算出横向位移量与活动台板的纵向有效测量度之比值，以此判定车轮外倾角和车轮前束的配合是否适当。这就是目前广泛使用双板联动汽车侧滑检验台和单板汽车侧滑检验台基本原理，它们的共同特点是测量滑板的横向位移的位移量。但是，上述的测量中，由于滑板的横向移动会释放积蓄在左右轮胎与地面间的横向作用力和能量。也就是说汽车转向轮通过滑板时，车轮与滑板之间没有相对运动，这样与实际的行车状况不符。实际上，地面是不会运动。地面与轮胎之间存在侧向力( 即F 1 与P l 的差值) 。通过测量此力判定外倾角和前束的匹配效果应更接近实际。为了测出这个侧向力的大小，可在原有
6、的侧滑台的基础上，加装两个测力传感器( 作用方向与横向位移致) ，测量车轮与地面间的侧向力，并且配以适当的电气仪表可记录侧向力在整个测力过程中的变化情况，以便分析。显然，这种测量过程是符合车轮在地面滚动前进的实际状况，能更准确地反映车轮和地面之间的作用力，便于诊断车轮定位故障。根据实测，侧滑量超过S m k m 以上的普通轿车车轮与地面间侧向力可达1 0 0 0 N ，这么大的侧向力很容易破坏车轮的附着条件，使汽车失控，并加剧轮胎的磨损。从上面讨论可知，判断汽车转向轮车轮外倾角和车轮前束匹配状况是否良好，可通过两个量值来反映。一个通过常规的双板联动式侧滑检验台( 或单板侧滑检验台) 测量所谓侧
7、滑量( 位移) 。另一个测量转向轮轮胎与地面的侧向力( 即F 1 与P l的差值) 的力值。当车轮外倾角和前束匹配状况不良时，车轮就在直线行驶过程中会不做纯滚动，使上述的侧滑量或侧向力( 即F 1 与P l 的差值) 过大，产生严重后果。因此有关标准对此有明确规定。+ 在6 B T7 2 5 8 2 0 0 4 机动车安全运行技术条件中规定“对前轴采用非独立悬架的汽车，其转向轮的横向侧滑量，用侧滑台检验时侧滑量应在士5 k 之间”。超过此值就必须对车轮外倾角或前束加以调整。改进其匹配状况，使其侧滑量或侧向力( 即F l 与P l 的差值) 符合标准要求。为了提高效率，无论是汽车修理厂还是汽车制
8、造厂都希望车轮的前束或车轮外倾角都是动态的调整或所谓的“在线调整”，也就是被调试汽车放在某专用设备上，车轮转动而车身不移动，此时调整车轮的前束或外倾角，使其匹配达到良好状态。如何判断是否达到良好状态? 依据就是前面所述的侧滑量或侧向力。在线动态调整时，要求汽车整车不发生位移。显然不能以测量测滑量作为判断和饿调试的过程。测量侧滑量时汽车是整车从侧滑检验台通过( 或至少转向轮整体从侧滑检验台的滑动板上通过) 后，才能得知侧滑量。无法做到汽车车轮滚动时，边观察侧滑量，一边调整车轮的前束或车轮的外倾角。因此，只能是以滚筒作为活动路面，以侧向力作为调整时的判断参数来设计动态( 或在线) 前束调整试验台。
9、滚筒式动态汽车前束调整试验台( 以下简称前束台) 是由左右完全独立、对称的两部分组成，每部分分为上下两层( 见图3 ，该图是前柬台右半部分剖面图) 。下层底架固定在地基上，上层相对下层可以浮动的。两层之间设有滚轮，保证上层的横向移动水平阻力很小。在两层框架之间安装有高精度的测量拉、压力的传感器。该传感器一端固定在底层框架上( 即与地基固定) ，另一端固定在上层框架上。它用来测量两层框架之间的相互作用力。每个上层的框架安有一对滚筒用以支承汽车车轮。每对滚筒中有一根是由电动机减速后带动，汽车车轮随之被带动转动。每组滚筒下安有气动制动装置，可刹住滚筒，便于汽车进出。圈3 滚筒式动态汽车前束涸奠试验台
10、示意图工作时，转向轮被滚筒带着转动，由于汽车转向轮外倾角和车轮前柬的存在，3 8 1车轮将对滚筒产生沿滚筒轴线的向外( 内) 的侧向水平力( 即F 1 与P 1 的差值，又称侧向力) 。通过滚筒传至上层框架，再通过设置在上层框架与下层底架之间的力传感器测出侧向力( 即F 1 与P 1 的差值) 。由于左、右两部分是独立的，所以可以同时测出左、右车轮所受到的侧向力。该力反映着前束和外倾角的配合状态。该力过大时，可以通过调整前束或外倾角，改善其匹配状况，使侧向力减少，直至为零。当侧向力为零( 或接近零值) 时，说明前束和外倾角的配合处于最佳状态，z 车轮基本在作直线纯滚动。这时若汽车通过双板联动板
11、式侧滑检验台，所测得侧滑位移量也很小，不会超差。需要指出的是，在使用时，汽车必须与滚筒轴线垂直，去掉由于汽车与滚筒轴线不垂直，滚筒带动车轮转动时产生的附加侧向力对测量的干涉。因此本设备应配有汽车摆正器配套使用。汽车转向轮开上滚筒后，通过摆正器的摆正，使汽车与滚筒垂直。这种前束调整试验台，左右两部分完全分开的，中间为地沟，便于工作人员在车下一边观察侧滑力，一边调整。直至，侧向力为零( 或接近零值) 。由于在车轮转动过程中，根据所显示的测向力动态调整前束。工作效率较高。这种前束调整试验台，在设计时采用了多项国外、国内先进的技术和元件，显得结构紧凑，工作可靠。适用于汽车制造厂和汽车修理厂，值得推广。
