3. KERÉKMOZGÁS KINEMATIKÁJA ÉS ELASZTOKINEMATIKA
3.12. A futómű bemérése
3.12.1. A futómű bemérés mérő- és vizsgáló berendezései
A jármű menetviselkedését stacionárius és instacionárius állapotban egyaránt a kerékfel-függesztés kinematikája – a kerékbeállítások változása kerékmozgásnál vagy a felépítmény billenő mozgásainál – és elasztokinematikája – a hosszanti és oldalerők abroncson való keletkezésekor történő kerékmozgások – határozza meg. Mivel az önmagukban csekély kerékbeállítás-változások is nagy befolyást gyakorolhatnak a menetviselkedésre és az ab-roncskopásra, az alkalmazott méréstechnika pontossága, valamint a kerékvezetések erő- és mozgásfüggőségeinek pontos ismerete egyre nagyobb jelentőségű lesz.
A kerékkinematikát mechanikai, optikai és számítógéppel segített mérőberendezé-sekkel rögzítik (3.162. ábra). A szerkesztési helyzetnek vagy más gyártói adatoknak meg-felelően terhelt járművet egymáshoz szintezett négy csúszólapra állítják. Ez lehetővé teszi a kerekek erő nélküli horizontális mozgását. A kerekek forgástengelyeire helyezett érzéke-lő segítségével rögzítik az utánfutási, eérzéke-lőfutási, kerékdőlési, terpesztési és menettengely szögeket, valamint a nyomtáv változásait.
3.162. ábra: Számítógéppel segített kerékkinematikai mérőberendezés a Kölni Főiskola Járműtechnikai Inté-zetének Futómű- és Szimulációtechnikai Laborjában. A próbapadba épített henger segítségével a
kerékbeállí-tások változásait a felépítmény emelkedő és süllyedő mozgásai esetén egyaránt rögzíteni lehet.
A kerékfelfüggesztés elasztokinematikai viselkedésének rögzítésére vizsgálópadokat hasz-nálnak, amelyeknél a kerékfelfekvési felületre hosszanti és keresztirányú erőket vezetnek.
Továbbá különböző kerékmozgások és felépítmény behajlások állíthatók elő, hogy például szimulálják a jármű felépítményének kanyarodáskori billenő mozgását (3.163. ábra). Az erőket a járművön vagy úgy alkalmazzák, hogy a felépítményt a vizsgálópadon rögzítik, és a négy kerékre erőket és mozgásokat vezetnek, vagy pedig úgy, hogy az erőket és a moz-gásokat a járműfelépítményre viszik fel, és a kerékfelfekvési felületek fix síkot képeznek.
Az erő alkalmazásának módjától függetlenül különleges jelentősége van a felépítmény próbapadon való rögzítésének, mert a nemkívánatos rugalmasságok az eredményt megha-misíthatják. A felépítményt lehetőség szerint a kerékfelfüggesztések közvetlen közelében kell tartani – például a haránttartókon vagy bennük, a rugóstag kupolában vagy a segédke-ret csatlakozási pontjaiban. Az abroncsok nemkívánatos rugalmas alakváltozásainak meg-akadályozására a pontos erőbevezetési viszonyokat (pl. abroncsutánfutás és -átmérő, be-préselési mélység, aktív erőkar a hajtó- és fékerőknél) leképező helyettesítő tengelycsonkkat használnak.
A meghatározandó erők, utak és szögek mérési pontossági követelményei igen ma-gasak. A 3.164. ábra tartalmazza a kiindulási értékeket.
3.163. ábra: Elasztokinematikai próbapad a Kölni Főiskola Járműtechnikai Intézetének Futómű-és Szimulációtechnikai Laborjában. A kerékmozgásokat a hiba- és zavarminimalizás rendszere szerint felépített
huzalpotenciométerek és dőlésadók kombinált rendszerével rögzítik. Az erők rögzítése erőmérő cellák segít-ségével történik. A mérési értékek rögzítésére, a normaértékek előzetes megadására és kiértékelésére számí-tástechnikai rendszert használnak. Az erőbevezetés történhet a jármű abroncsainak megtartása mellett vagy
helyettesítő tengelycsonk segítségével is, a súrlódás minimalizálására pedig légcsapágyazott csúszólapokat alkalmaznak.
Mérési tartomány Mérési pontosság Dimenzió
3.164. ábra: Az elasztokinematikai jellemző mennyiségeknél szükséges mérési tartományok és pontosságok.
3.12.2. Az utánfutás, terpesztés, kerékdőlés és összetartás változás mérése
3.12.2.1. Mérési állapot
A javítási és szervizkézikönyvekben lévő tengely beállítási értékek (néhány kivételtől elte-kintve) a jármű üres állapotára vonatkoznak. Ha csak a gyárilag előírt értékeket kell ellenő-rizni, ebből az állapotból kell kiindulni. A felfüggesztések alkatrészeiben a súrlódás kiikta-tására az autót a mérés előtt mindkét tengelyen kézzel röviden ki kell lengetni.
A kerekek ki- és berugózásakor bekövetkező minden változás értékének kiindulási alapja a tervezési helyzet. A járművet ennek megfelelően egyenként 68 kg súlyú három személlyel kell megterhelni. Előnyös, ha ez vízzel feltölthető bábuk használatával történik, mert ezek pontosan visszaadják az autó utasainak tömegét és tömegeloszlását. A statikai beállítási értékeket ebben az állapotban kell meghatározni. Fontos az egyenletes teherel-oszlás, mert különben a felépítmény ferdén állhat be, és így különböző lesz a kerékdőlés bal és jobb oldalon. A harmadik személynek ezért feltétlenül a hátsó ülés közepén kell he-lyet foglalnia. Az üres állapot és a tervezési helyzet közötti berugózási utat a sárvédő kivá-gásain kell lemérni, hogy a járművet ebbe a helyzetbe vissza lehessen húzni a későbbi fix ellenállással szembeni kvázi-statikai méréseknél.
3.12.2.2. A kerékdőlési szög mérése
A statikus kerékdőlési szög libellás vagy elektronikus mérőkészülékkel akkor határozható meg pontosan, ha a készülék nulla helyzete megegyezik a kerékközéppont síkjával. A ke-rék lassú elfordításával lehet beszabályozni az eszköz tartóját.
3.12.2.3. A csaphátradőlés szög mérése
A statikus szög meghatározása (a mérési állapottól függetlenül) δ = ±20o kerékelkormány-zási szöget igényelhet. Ilyenkor a felépítmény a kanyarban külső keréken keresztül annál jobban besüllyed, minél nagyobb a τ szög, és ennek megfelelően a kanyarban belső keré-ken keresztül pedig fel lesz emelve (3.165. ábra). A felépítmény enyhén ferdén áll be, ami-nek a kanyarban külső keréken a pozitív kerékdőlés megnagyobbodása, a kanyarban belül lévő oldalon pedig csökkenése lesz a következménye. Az ezzel kapcsolatos
terpesztés-csökkenés kívül (és növekedés belül) mérési hibához vezethet, ha a felépítmény fix ellenál-lással szembeni megfeszítésével nincs biztosítva a szükséges merőleges helyzet a mérési folyamat során.
3.165. ábra: A 0 = 6o, r = +25 mm beállítási értékekkel és különböző utánfutási szögekkel a kormányszög függvényében a kanyar külső és a kanyar belső oldalán haladó kerékre számított H löketmagasságok. τ = 0o
esetén mindkét kerék felfekvési pontja a talaj alá kerül (H negatív lesz), ami a felépítmény felemelkedését jelenti. Minél nagyobb τ értéke, a felépítmény annál jobban felemelkedik a kanyar belső oldalán (–H δi
mellett), a kanyar külső szélén azonban lesüllyed. A terpesztés és az utánfutás mérésekor ezeket az összefüg-géseket figyelembe kell venni. r = 0 esetén nem keletkezik görbesereg, hanem egyeneseket kapunk, és ha az
elkormányzási sugár negatív, akkor a görbék másképpen görbülnek.
3.12.2.4. Az utánfutás-változás mérése
A mérést meghamisító bólintási szög kiküszöbölésére (3.137. ábra) a felépítményt párhu-zamosan le kell húzni (ill. fel kell nyomni). Csak azokat a ±τ változásértékeket kell meg-határozni, amelyeket a szerkesztési helyzetben meghatározott kiindulási adatokhoz hozzá kell számolni, vagy azokból le kell vonni. A legegyszerűbb a kerekek forgó mozgásainak meghatározása mérőműszerrel. A golyóscsapágyazott forgó lemezek (amiken a kerekek állnak) hosszanti és oldalirányban engednek. A hátsó tengely más mérési módszert egyálta-lán nem is tesz lehetővé. A 3.143. és 3.144. ábra mutatja az így felvett görbéket.
3.12.2.5. A terpesztési szög mérése
Az üres helyzeti statikus utánfutási szög meghatározása után középértéket kell képezni a jobb és bal oldali értékből, hogy az így meghatározott τ0 szöget az autó farának
felemelé-sével (vagy előfutás esetén lesüllyesztéfelemelé-sével) ki lehessen iktatni, és így oldalnézetben me-rőlegesen álló kormánytengelyeket lehessen kapni. A szög méréséhez elkormányzásra (lehetőleg δ = ±20o-ig) van szükség, és a kerékközéppont síkjának térbeli mozgása alapján lehet meghatározni a terpesztési szöget. A változás értékeinek azonos nagyságúaknak kell lenniük bal és jobb oldali elkormányzásnál. A 3.132. ábrán jól láthatók az összefüggések.
Ha az autó l tengelytávval rendelkezik, akkor a szükséges hτ emelkedés a hátsó tengely közepén a következő lenne:
(3.43)
A megemelt állapotban az utánfutásnak nullának kell lennie. Minden esetben tanácsos el-lenőrizni.
3.12.2.6. A terpesztés és a kerékdőlés ellenőrzése
A 3.103. ábrán bemutatottak szerint a kerékdőlés és terpesztés összegének (W + ) bal és jobb oldalon azonos nagyságrendűnek kell lennie. 30’-et meghaladó eltérés esetén mérési hiba vagy baleset lehet a következmény, ill. szerelési pontatlanság a MacPherson felfüg-gesztésnél (3.104. ábra).
3.12.2.7. A kerékdőlés és a terpesztés változásának mérése
Mindkettő azonos, és nagyon egyszerűen meghatározhatók a tiszta változásértékek (±W,k
= ±, ld. 3.50. és 3.51. ábra). A libellás vagy elektronikus mérőeszközöket csak fel kell erősíteni a kerekekre, amiket korrigálni kellene blokkolt fék mellett a párhuzamos lehúzás-kor és felemeléslehúzás-kor változó utánfutási szöggel. Az értékeket eklehúzás-kor ismét hozzá kell adni a tervezési helyzetben meghatározott adatokhoz, ill. azokból le kell vonni. A 3.48. és 3.49.
ábra mutatja az így mért görbéket. A nyomtávváltozásra gyakorolt hatásokat figyelembe kell venni.
3.12.2.8. A kerékösszetartás-változás és a menettengelyszög mérése
A statikus δV,0,f, ill. r (elöl, ill. hátul, ld. 3.8. egyenlet) napjainkban legpontosabban opto-elektronikus mérőkészülékekkel határozható meg. Az első és hátsó tengelyen mért válto-zásértékeket ezt követően az s1 és s2kerékutak függvényében – az alapértékektől külön – a bal és jobb kerékre fel kell venni, és azokhoz hozzáadni. A kerékbeállítást itt a felépít-ményhez viszonyítva mérik, ezért célszerű tükrös mérőkészülékekkel dolgozni, és a leolva-só skálát (vagy a tükröket) magán a felépítményen elhelyezni. Különben a jármű felemel-kedéskor, ill. lesülyedéskor tapasztalható oldalirányú mozgásai leolvasási hibákhoz vezet-hetnek. A statikus összetartási szög segítségével meghatározható a 3.6.3 ábrán látható ’
menettengelyszög.
Ez a fejezet csak a legfontosabbakat tartalmazza a teljes területről: a részletek az [1] és [2]
témakötetekben olvashatók, az összefüggések pedig a [9] Pkw-Allradlenkung (Összkerék-hajtású személyautók) irodalom 5.2. fejezetében találhatók.
Valamennyi újként a piacra kerülő személyautó és haszonjármű kormányművét tí-pusvizsgálatnak vetik alá, melyre a következő uniós irányelvek vonatkoznak:
70/311/EGK 74/297/EGK 91/662/EGK 92/62/EGK
Az elsőkerék-meghajtású személyautók teljes kormányberendezését a 4.1 ábra mutatja.