转向轮横向侧滑量的影响因素研究

戴晓锋

（扬州工业职业技术学院，扬州225127，中国）

转向轮横向侧滑量的影响因素研究

戴晓锋

（扬州工业职业技术学院，扬州225127，中国）

在机动车检测中，转向轮横向侧滑量是一项重要的检测项目。本文阐述了转向轮横向侧滑量产生的机理，介绍了侧滑台检测原理，分析了影响转向轮横向侧滑量的因素，针对影响因素提出相应对策。

转向轮；横向侧滑量；侧滑台；对策

转向轮横向侧滑量是一个重要检验项目。GB 7258-2012《机动车运行安全技术条件》“6.11汽车（三轮汽车除外）的车轮定位应与该车型的技术要求一致。对前轴采用非独立悬架的汽车（前轴采用双转向桥时除外），其转向轮的横向侧滑量，用侧滑台检验时侧滑量值应在±5m/km之间。”该条款规定了除双转向桥和独立悬架外的汽车转向轮的横向侧滑量要求。GB 18565-2016《道路运输车辆综合性能要求和检验方法》“5.2.5.1 转向轮横向侧滑量转向桥采用非独立悬架的车辆，其转向轮（含双转向桥的转向轮）的横向侧滑量应在±5m/km范围内。”该条款将双转向桥的转向轮横向侧滑量与单转向桥的转向轮作同样要求。

转向轮横向侧滑量的数值大小表征转向轮定位参数匹配程度，通过对转向轮横向侧滑量影响因素有效分析，有利于分析故障原因，进而有针对性地采取措施消除隐患，提高车辆行驶操纵性和稳定性。本文在分析了转向轮横向侧滑量不合格的影响因素的基础上，提出了相关对策。

1 转向轮横向侧滑量产生机理

为保证汽车直线行驶的稳定性、实现转向轻便性以及减少轮胎的磨损，在设计和制造时，要求转向轮、转向节和转向桥三者与车架之间有一定精确的相对位置，称为转向轮定位。

转向轮定位参数包括：主销后倾角、主销内倾角、转向轮外倾角和转向轮前束角。

主销后倾角和内倾角两个角度保证汽车稳定直线行驶。为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷，安装转向轮时应预先使车轮有一定的外倾角，以防止车轮内倾。同时，车轮有了外倾角也可与拱形路面相适应。

车轮有了外倾角后，在滚动时，有类似于滚锥现象，从而导致两侧车轮向外滚开。实际上，由于转向横拉杆和转向桥的约束使车轮不可能向外滚开，因此，车轮将在地面上出现边滚边滑的现象，从而增加了轮胎的磨损。为了消除车轮外倾带来的不良后果，在安装转向轮时，使汽车两转向轮的中心面不平行，两轮前边缘距离B小于后边缘距离A，A-B之差称为转向轮前束，通常也用前束角来表示。这样可使转向轮每一瞬时滚动方向接近于向着正前方，从而在很大程度上减轻甚至消除了由于车轮外倾而产生的不良后果。

举例说明：当转向轮具有正外倾角时，其轮轴中心延长线与车辆外侧地面在一定距离处必定有一个交点O，转向轮在滚动时，转向轮会同时绕O点转动。在实际行进中，由于有车桥的约束，转向轮不可能向外滚动，那么向前运动的转向轮就会有向外侧滚动的趋势。如果转向轮是在滑动板上行进，转向轮会通过与滑板之间的附着力，推动滑动板向车辆内侧产生距离为Sa的位移，即为正外倾角所引起的侧滑分量。

由于转向轮存在前束，因此形成了前束角（设定转向轮前端向内偏移的前束角为正，向外偏移的前束角为负）。同理，具有正前束角的转向轮在行进时，转向轮应向内滚动，但因受车桥约束，在实际行进时，转向轮不能向内侧滚动。如果转向轮不是在地面上而是在滑动板上行进，由于转向轮与滑动板间的附着作用，转向轮就会推动滑动板向外侧产生距离为St的位移，即为正前束角引起的侧滑分量。

2 转向轮侧滑量检测机理

在机动车检验机构检验转向轮横向侧滑量时，均采用双联式侧滑试验台。GB 18565-2016“6.9.1.1.1 采用适用于单、双转向桥的双板联动侧滑检验台检验，侧滑检验台宜具有轮胎侧向力释放功能。”该条款还规定了适合双转向桥的双板联动侧滑检验台。当车轮通过侧滑台滑板时，由前束角和外倾角形成的侧向合力大于滑板与支撑滚轮间摩擦力和回位弹簧的回位弹力之和时，车轮向前滚动的同时带动滑动板向内或向外滑动，滑动量即为侧滑量。

对转向轮侧滑检测原理的分析可知，前束角引起的侧滑分量在车轮前进与后退行驶时，其大小相等，方向相反；由外倾角引起的侧滑分量在车轮前进与后退时，其大小相等，方向亦相同。前进行驶时，正前束角引起侧滑台滑板向外滑动，负前束角则相反；正外倾角引起侧滑台滑板向内移动，负外倾角则相反。后退行驶时，正前束角引起侧滑台滑板向内移动，负前束角则相反；正外倾角引起侧滑台滑板向内移动，负外倾角则相反。规定侧滑台滑板向外侧移动为正，滑板向内侧移动为负。若侧滑量在标准规定范围内，则表明前束角与外倾角匹配正常；若侧滑量超出标准值，且为正值时，则表明前束角过大或负外倾角太大；若侧滑量超出标准且为负值时，则表明负前束角太大或正外倾角过大。

3 转向轮横向侧滑量异常的表征

侧滑量超标，也即外倾角与前束角不匹配，轮胎在滚动的同时会产生横向滑动趋势，趋势达到极限，胎冠表面与路面之间则会出现滑移，从而产生不正常磨损。研究表明，外倾角越大，所产生的外倾侧向力越大，造成的轮胎磨损越严重，而随着前束角的增加，轮胎磨损量也会增大。因转向轮横向侧滑量异常造成的轮胎异常磨损通常有以下2种情况：

⑴轮胎单侧磨损量过大。外倾角过大时，轮胎外侧会出现早期磨损；外倾角过小时，轮胎内侧会出现早期磨损。

⑵轮胎胎面羽状磨损。前束角不正确时，将使车轮行进过程中产生较大的侧向力，导致轮胎胎面羽状磨损。

4 导致转向轮侧滑量不合格的因素

影响转向轮侧滑量的因素主要有以下几个方面：

⑴前束角调整不当。一是前束角调整未采用必要的检测设备，采用人工测量方法，达不到车辆技术标准，特别是对独立悬架车辆如不采用四轮定位仪进行检验和调整，将会带来严重后果；二是缺少车辆技术参数，以经验修车，会将一些特殊车型的前束角搞错，比如将具有负前轮前束、负前轮外倾的车辆调整为正值等。

⑵前轮外倾角不正确。如果存在转向节主销与衬套间隙过大、轮毂轴承松旷、悬架稳定导杆与转向节连接松紧调整不当、悬架上下导杆变形、连接球销松旷、轮胎规格不一致等，均会导致外倾角失准，致使侧滑量超标。

⑶转向轮定位参数不匹配。就非独立悬架车辆而言，转向轮外倾角一般不可调整，一般情况下，只要转向轮前束角调整正确，侧滑量即可合格；而独立悬架车辆则不同，即使转向轮前束角和外倾角均按标准调整，在检测过程中仍会出现侧滑量不合格的情形。这主要是因为悬架在使用过程中受力复杂，会产生磨损变形，转向轮定位的其他参数随之发生较大变化，对侧滑造成较大的影响，因此在调整独立悬架车辆时，应综合考虑车辆的实际情况，合理调整这2个参数。

⑷主销定位参数不合格。主销后倾角及内倾角的主要作用是保证转向轮能自动回正，但如果其定位参数不合格也会对转向轮侧滑量造成一定影响，因此在车辆维护中不容忽视。比如：独立悬架车辆的上下摆臂连接处调整不当、非独立悬架车辆的弹性元件变形过大、维修时装错了楔形垫方向，以及前轮轴承间隙过大等都会造成主销内倾角、后倾角的异常现象。

⑸行驶系技术状况。一是轮胎气压。转向轮轮胎气压过高、过低以及左、右轮胎气压不一致均会对侧滑量产生影响；二是相关部位零部件技术状况，如转向桥变形、转向节变形、轮惘变形、悬架及臂变形、悬架与车架连接间隙过大等。

⑹检测过程。一是检测时行车速度的控制。GB 21861-2014《机动车安全技术检验项目和方法》附录F规定：“在驱动状态以不大于5km/h的车速平稳、直线通过侧滑检验台”，但在实际检测过程中，往往由于引车员操作水平差异，有时不能将检验车速控制在标准规定范围内，因此造成测量误差；二是检测中方向控制的影响，车轮行经检测台时，若不能保持匀速直线行驶，或发生加速、减速、曲线行驶等现象，均会使侧滑台滑板受力发生变化，检测结果误差增大；三是侧滑台技术状况。若侧滑台连杆机构的加工精度低、传感器精度低以及抗干扰能力低等，均会引起的测量误差。

5 提高转向轮横向侧滑量合格率的对策

为提高转向轮侧滑量检测合格率，应采取以下对策：

⑴正确调整转向轮定位。维护车辆时，应根据车辆转向桥悬架结构的类型采取不同的方法调整前轮定位。对于非独立悬架车辆，主要以调整前轮前束为主。对于独立悬架车辆，应利用四轮定位仪进行检查调整。值得注意的是，在对侧滑量不合格的车辆进行调整时，不应片面调整前束而忽视外倾角的变化，否则将导致调整后的车辆出现行进时方向操纵不稳定、高速时摆振、轮胎早期磨损严重等不良现象。

规范的做法是：根据车辆具体情况分别采用不同的检查调整方案。对于以正前轮前束配正前轮外倾角的车辆，若转向轮侧滑量为正值，可先减小前轮前束至标准范围内，若转向轮侧滑量仍不合格，应检查前轮外倾角是否过小；若转向轮侧滑量为负值，可先增大前轮前束至标准范围内，若转向轮侧滑量仍不合格，应检查前轮外倾角是否过小。对于以负前轮前束配负前轮外倾角的车辆，若转向轮侧滑量为正值，可先增大前轮前束至标准范围内，若转向轮侧滑量仍不合格，应检查前轮外倾角是否过大；若转向轮侧滑量为负值，可先减小前束值至标准范围内，若转向轮侧滑量仍不合格，应检查前轮外倾角是否过大。

⑵规范检测方法。检测时控制车速在规定范围内，是保证侧滑检测正确性和有效性的重要条件。检测侧滑量时，每次检测车速必须保持相对稳定，且车速应控制在5 km/h以下；车辆通过侧滑台时应避免加速、减速或转向行驶，以保证车辆行驶时的稳定性。车辆必须符合GB 7258-2012《机动车运行安全技术条件》规定的技术要求，如车架、车桥不得变形，轮胎气压应正常、花纹深度一致，悬架机构应正常等。加强外检检查质量，以消除轮胎不一致、轴距不等、车轮动平衡超标、转向臂变形松旷转向节主销及轴承松旷等不正常因素。

⑶提高检测质量。检测机构的设备技术状况和检测人员的技术水平对检测结果的影响较大，因此检测机构应从以下几个方面加以改进：

设备选型。选择质量优良的设备，采用高精度传感器，增强电路抗干扰能力，侧滑检验台宜具有轮胎侧向力释放功能，减少检测误差；对独立悬架车辆检测，应结合四轮定位仪，综合判断车辆行驶机构的技术状况。

人员素质。加强对检测人员的培训，提高检测水平，减少人为因素影响。

工位布置。保证侧滑台与其他设备之间的距离，使车辆能尽可能保持5km/h以下匀速并以直线行驶状况通过侧滑台。

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