汽车侧滑台的种类、结构和工作原理

老爷子

侧滑的基础知识

    为保证汽车转向车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，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车轮侧滑检验台来检测。

    《机动车运行安全技术条件》规定：汽车转向轮的横向滑移量，用汽车侧滑台检测时侧滑量应不大于5m/km。

    侧滑是指由于前束与车轮外倾角配合不当，在汽车行驶过程中，车轮与地面之间产生一种相互作用力，这种作用力垂直于汽车行驶方向，使轮胎处于边滚边滑的状态，它使汽车的操纵稳定性变差，增加油耗和加速轮胎的磨损。

    如果让汽车驶过可以在横向自由滑动的滑板，由于存在上述作用力，将使滑板产生侧向滑动。检验汽车的侧滑量，可以判断汽车前轮前束和外倾这两个参数配合是否恰当，而并不测量这两个参数的具体数值。TOP

    一、“正前束引起正侧滑，正外倾引起负侧滑”。

    转向轮正前束的作用正好与正外倾的作用相反。当转向轮具有正前束，汽车向前行进时，两前轮具有向内收缩靠拢的趋势;转向轮具有正外倾，轮胎相当于圆锥的一部分，向前滚动时将有向外张开的趋势。理想的情况是转向轮向外的张力与向内收拢的作用力互相抵消，保持车轮直线行驶。假定将两个只有前束而没有外倾的车轮用一根可以自由伸缩的轴连接起来，车轮向前滚动一段距离以后，由于前束的作用，两只车轮将向里收拢，互相靠近。但实际上汽车的前轴是不可能缩短的。如果将两前轮放在可以横向自由滑动的滑板上，由于作用与反作用的原理，滑板将会向外滑动。

    在侧滑试验台上，滑板向外滑动的数值记为“+”(进口设备记为“IN”)，向内滑动记为“-”(进口设备记为“OUT”)。我们说“正前束引起正侧滑”的意思是，当前束的作用大于车轮外倾的作用时，产生的作用力使滑板向外滑动，仪表显示数值的符号为“十”当车轮外倾的作用大于前束的作用时，滑板向内滑动，显示数值的符号为“-”。记住这句话，根据仪表上显示数值的正负号，即可知道如何调整前束。

    侧滑是两个参数匹配的结果，因而两参数都合格时，侧滑合格；但反之，当侧滑合格时，并不一定能保证两参数是合格的。TOP

    二、影响侧滑量的因素。

    ①当车轮外倾角一定时，改变前束值就会导致侧向力及侧滑量成正比的变化。因此当侧滑量超标时，一般情况下调整前束就能使侧滑量合格。但也有特殊情况，当汽车前部因碰撞变形时，会导致左右轴距不相等或使前轮定位角发生较大的变化，这时会出现这样的现象:汽车侧滑不合格时，驾驶员感觉转向盘还能掌握；当采用调整前束的方法使侧滑合格以后，反而觉得汽车的转向盘掌握不了，汽车无法驾驶。遇到这种情况，应首先测量前束值，看是否在原厂规定的范围内，如超出原厂规定的范围较多，应将其调回原厂规定的范围内，再检查左右两侧轴距是否一致、前轮定位的其他三个参数是否符合要求。侧滑不合格不能一味用改变前束的办法去调整。

    ②汽车轮毂轴承间隙过大，左右松紧度不一致;转向节主销与衬套磨损，或转向节臂松动;左右轮胎气压不等，花纹不一致，轮胎磨损过甚以至严重偏磨横、直拉杆球头松旷，左右悬架性能不等，前后轴不平行，都会影响侧滑量。在检验侧滑以前，应首先消除这些因素。当检验车辆的侧滑不合格时，应注意在这些方面查找原因。

    ③汽车通过侧滑板时的速度，规定为3-4km/h，一般人快步行走的速度可达到6km/h。3-4km/h的速度只相当于一般人中速行走的速度。在检验侧滑时，有的驾驶员不自觉地将车速开快了，由于冲击的作用，滑板产生的侧滑量会显著增加。

    ④轮胎气压不符合规定，轮胎上有水、油或花纹中嵌有小石子，都会影响轮胎与滑板之间的作用力，也就影响侧滑量。TOP

    三、汽车前轮侧滑量对汽车使用性能的影响。

    对汽车行驶阻力、加速性能和燃料经济性的影响。

    汽车前轮侧滑量过大会使汽车的行驶阻力增加，对汽车的动力性、燃料经济性及制动性能均有不利影响。由某一车型的试验可知，前轮侧滑量为5.2m/km与前轮侧滑量为0.2m/km相比，其滚动阻力增加了约30%，加速性能降低了约7.5%，等速行驶燃料消耗量增加了5%左右。TOP

    对直线行驶性的影响。

    汽车前轮侧滑量增大，对汽车的直线行驶性干扰很大。以CA10B和EQ1090E两种车型所做的试验表明，前轮侧滑量每增大1m/km，CA10B汽车直线行驶偏移量增加(34-36)cm/l00m，EQ1090E汽车增加(12-23)cm/l00m。TOP

    对轮胎磨损的影响。

    汽车前轮侧滑量增大使轮胎磨损加剧，同时还会引起偏磨，导致轮胎使用寿命下降。有资料介绍，EQ1090E汽车的前轮侧滑量从1m/km增加到5 m/km/轮胎磨损增加140%。

    另外，前轮侧滑量过大，直接影响汽车的操纵稳定性，表现为高速时方向发抖、发飘。一辆新换轮胎的TJ6320汽车，行驶约400km，前轮就磨出了帘布层，驾驶员反映方向发抖、发飘，且油耗增加了许多。经检查，侧滑量大于10 m/km，将前轮侧滑调整为1m/km后，汽车性能良好，轮胎磨损正常。TOP

    侧滑试验台的结构与工作原理

    一、侧滑试验台的构造

    目前国内在用的大多数侧滑试验台均是滑板式，检测时使汽车前轮在滑板上通过，在左右方向位移量的方法来检验侧滑量。滑板式侧滑 验台按其结构形式可分为单滑板式和双滑板式两种，双滑板式侧滑试验台都是双板联动的。还有一种国外进口的检测前轮外倾角和前束配合情况的试验台是滚筒式的。检测时，前轮放在滚筒上，由模拟路面的滚筒来驱动。同时有三个小滚子紧贴轮胎，小滚子可以在互相垂直的两个方向上自由摆动，由小滚子的支座来测量侧向力。这种试验台可以边检测边调整，但结构复杂、造价高。国内也研制成一种QCT-1型从动滚筒检测式前轮侧滑调整台，检测时，也是将两前轮放在四个滚筒上，由电机带动的后滚筒驱动车轮转动，模拟汽车行驶状态。两前滚筒是从动的，而且在横向可以自由滑动，因为支撑两前滚筒的轴承座固定在两块可以左右自由滑动的滑板上，由此可以检测出前轮侧滑量。这里只重点介绍一下侧滑试验台。双板联动式侧滑试验台的结构如图 1所示，由机械部分、侧滑量检测装置、侧滑量定量指示装置和侧滑量定性显示装置等几部分组成。

    1、机械部分

    机械部分包括：左右滑动板、双摇臂杠杆机构、回位装置、导向和限位装置等。由于侧滑试验台的规格不同，滑板的纵向长度有500mm、800mm和1000mm三种。 当仪表显示侧滑量为5 m/km时，对应于这三种滑板的位移量分别是2.5mm、4mm和5mm。双滑板联动式侧滑试验台左右两块滑板的移动量是相等的，同时向外或同时向内。在其中一块滑板上装有位移传感器，将位移量变成电信号送给侧滑量显示装置。位移传感器有电位计、差动变压器和自整角电机三种形式。TOP

    2、侧滑量检测装置。

    侧滑由左右两块滑板、杠杆联动机构和位移传感器等组成。该装置把车轮的侧滑量检测出来，并传递给侧滑量指示装置。

    侧滑板表面作成凸凹不平的花纹形状，以增大附着力，减少车轮与滑板之间可能产生的滑移。滑板下面有滚轮，滚轮在滑道中可以左右自由滑动。滚轮和滑道应定期进行润滑和保养，以减少滑板运动的阻力，提高检测精度。当车轮驶离滑板后，滑板在回位弹簧的作用下恢复到原来的位置。

    将滑动板的移动量变为电位计触点的位移，从而引起电压量的变化，并传递给指示装置。

    电位计式测量装置的电路原理如图 3所示，在电位计两端加上一定的电压，当电位计的滑动触点随滑动板移动时，触点的输出电压与位移量成正比，通过指示计可指示出对应于滑动板的位移量。

    差动变压器式测量装置的位移传感器安装在位置上，由滑动板带动位移传感器的拨杆位移，传感器输出与位移量成正比的电压量，并传递给指示装置。

    差动变压器是将被测信号的变化转换成线圈互感系数变化的传感器，它的结构如同一个变压器，由初级线圈、次级线圈、铁芯等几部分组成，如图 5所示。

    在初级线圈接入电源U1后，次级线圈即感应输出电压U2，滑动板移动时引起铁芯的移动，从而引起线圈互感系数的变化，此时的输出电压随之作相应的变化。它的特点是结构简单、灵敏度高、测量范围大及使用寿命长。TOP

    3、侧滑量定量指示装置。

    以前生产的侧滑试验台的指示装置有指针式的。目前，国产的侧滑试验台全部用数码管显示或液晶显示，并有峰值保留功能。在仪表的线路板上安装有电位计，标定时用于调整。有些侧滑试验台还可以打印检测结果。

    数字式侧滑仪用数字显示侧滑量值，用“+”、“-”号表示侧滑方向。数字式侧滑仪测量电路原理如图 6所示，由电位计式位移传感器W1输出滑动板位移的电压量，在由运算放大器OP将传感器输出的电压量放大到模数转换器A/D能够满量程转换的电压值。电位计W2上提供相对零点参考电压UR=2.5V，当滑板无位移时，放大器OP输出2.5V，当两滑板分离时，OP输出的电压小于2.5V，在滑板到达极限位置时，OP输出为OV；反之，当两滑板合拢时，OP输出大于2.5V，待滑板位于极限位置时，OP输出为5V。这样，确保A/D转换器的模拟量输入电压始终在0-5V内变化。A/D转换器将输入的侧滑模拟电压量转换成数字量，并送入单片机8031进行运算处理，单片机根据预先固化在用户程序存贮器内的测试程序、运算测量结果、判别侧滑方向、定性判断合格与否、输出测试结果和判定结果。

    智能型侧滑检测仪的工作框图。数字图形显示方式的指示装置能够及时记录侧滑量数值的大小，并能将数据进行锁存，以保证车轮驶离侧滑台后，操作人员能读取侧滑量的显示值。当后轮通过或前轮后退通过滑极时，自动清零复位，准备下次侧量。从这一点来看，它要优越于指针式和常用数字式侧滑仪表。现就智能型侧滑检测仪的工作原理框图来说明自动记录数据、锁存、自动清零和自动诊断车轮定位故障的工作原理。

    现就该框图说明如下:位移传感器采用0.2级高精度FX-80型直流差动变压器式的位移传感器，该传感器把位移量转换成电压信号送入滤波放大器，在此滤掉信号在传输过程中受到的干扰杂波，并按A/D转换器输入电压量程的要求进行放大，放大后的信号电压分为两路，一路送入V/I转换器，将电压信号转换为电流信号，驱动双向摆动式指针仪表，指示侧滑量的大小及方向，以上是常见进口或部分国产侧滑仪的工作原理。另一路将电压信号送入3位半A/D转换器，A/D转换器将电压信号转换成3位半的8421码的数字量，并以逐位动态扫描方式输出。然后经过归零控制器送入译码、锁存驱动器，再由大型数码管显示侧滑量的数值。当汽车车轮前进时在离开滑动板的瞬间，红外线光电开关发出信号，汽车进退识别器接到此信号后，作出识别判断，送出指令停止A/D的转换，并锁存已转换的数据，保持该数据显示在屏幕上，以便操作人员读取数据。汽车在后退时也采集数据，以便与前进时侧滑量一起分析，车轮在台板上一进一退的过程中，仪表用图形和文字方式指示出车轮定位故障的主要原因的诊断结果，并延时后清零。

    4、侧滑量的定性显示装置。

    在检测侧滑量时，为了便于快速显示检测结果是否合格，当侧滑量超过规定值时，侧滑量定性显示装置用蜂鸣器或信号灯以声、光信号同时报警，以引起检测人员注意。