Gépjármű Diagnosztika Szabó József Zoltán Főiskolai adjunktus BMF Mechatronika és Autótechnika Intézet
8. Előadás Futómű diagnosztika
Miért fontos, mi a jelentősége?
A futómű-diagnosztika közlekedésbiztonsági szempontból nagyon lényeges, hiszen a jármű menetbiztonsága, úttartása alapvetően függ a futóművek műszaki állapotától és beállításától. A futómű-diagnosztika a kerék- és futómű-beállítási paraméterek méréstechnikája. A kerék beállítási paraméterek alapvetően befolyásolják a jármű egyenes- és ívmeneti tulajdonságait, a tapadási viszonyokat és a gumiabroncsok kopását A korszerű járművek úttartását, kanyarstabilitását, komfortját egyre bonyolultabb szerkezetekkel, a mérést számítógépekkel oldják meg, az alapfunkciók és a mérendő paraméterek azonban maradtak a régiek.
Terepjáró futómű (VW Tiguan)
A futómű-bemérés vonatkoztatási rendszere
A futómű-beállító készülékek a futómű geometriai jellemzői közül számosat a gravitációs erőtér irányához (a gravitációvektor által kijelölt függőleges irány) viszonyítanak. Emiatt előfeltétel, hogy a mérés során a jármű vízszintes síkon álljon. Az erre vonatkozó követelményeket szemlélteti az ábra.
A futóműbemérés vonatkoztatási A többi futómű jellemző mérése valamilyen — a járműre jellemző rendszere — jellegzetes tengelyhez
1 kerékközépsík 2 keréktalppont
3 - tényleges menettengely 4 - a jármű szimmetria tengelye
viszonyítva történik. A legegyszerűbb lehetőség ebből a szempontból a jármű szimmetriatengelye. Ez azonban a mellső tengely paramétereinek mérésekor nem ad megfelelően pontos eredményt. A jármű ugyanis a hátsó kerekek középsíkjainak szögfelezője által meghatározott irányba halad. Ezt az irányt nevezik tényleges menettengelynek is Menet közben a jármű kormányzott kerekei ennek megfelelően állnak be egyenes-menetben. Célszerű tehát, ha a mellső kerekek beállítási paramétereit a tényleges menettengelynek megfelelően mérjük meg.
Mérendő jellemzők
1 – Kerékdőlés 2 – Kerékösszetartás 3 – Csapdőlés 4 – Csapterpesztés 5 – Utánfutás 6 – Kormánylegördülési sugár Forrás: Műszaki Könyvkiadó
A kerék-beállítási paraméterek
A kerék-beállítási paraméterek alapvetően befolyásolják a jármű egyenes- és ívmeneti tulajdonságait, a tapadási viszonyokat és a gumiabroncsok kopását. A kerék-beállítási paraméterek az alábbiak: • tengelytávolság, • nyomtáv, • kerékösszetartás, • kerékdőlés, • csapterpesztés, • utánfutás, • kanyarodási szögeltérés, • maximális alákormányzási szög.
Tengelytáv és nyomtáv
A tengelytávolság a mellső tengely és a hátsó tengely középvonala között mért távolságot jelenti A nyomtáv az azonos tengelyen levő kerekek talpfelületközéppontjainak távolsága. Ikerkerekek esetében az ikerkerék-középpontok közötti távolságot értjük rajta. A nyomtáv nagysága jelentős hatással van a jármű ívmeneti tulajdonságaira. A nagyobb nyomtáv nagyobb ívmeneti sebességet tesz lehetővé. A kereszt- és ferde-lengőkaros független kerékfelfüggesztések esetében ki- és berugózáskor nyomtáv-változás lép fel. Ez növeli a gördülési ellenállást és az abroncskopást. Ilyen esetekben romlanak a jármű egyenes-meneti tulajdonságai is.
Kerékösszetartás
A kerékösszetartás a kétoldali keréksíkok kerékpánt átmérőnyi hosszon vett távolságváltozásának nagysága a vízszintes síkban. A kerékösszetartás pozitív, ha a kerékpántok távolsága a menetirány szerint elöl kisebb, mint hátul. Az egyedi kerékösszetartás az egyik oldali kerék vonatkoztatási tengellyel bezárt szögét jelenti. Négyfejes műszer esetén a vonatkoztatási tengely a hátsó tengelynél a jármű szimmetriatengelye, míg a mellső tengelynél a tényleges menettengely. Amennyiben egy adott jármű hátsó tengelyének kerekeinél az egyedi összetartás értékek nem azonosak, akkor a mellső tengely kerekei által meghatározott szög szögfelezőjének a tényleges menettengellyel párhuzamosnak kell lennie
A kerékdőlés
A kerékdőlés a kerék síkja és a jármű menetirányára merőleges sík metszésvonalának a függőlegessel bezárt szöge Értéke pozitív, ha a kerék a függőlegeshez képest kifelé és negatív, ha befelé dől. A dőlést fokban mérjük az alábbi peremfeltételek mellett: • hátsó kerekek dőlése: egyenesmeneti helyzetben, • mellső kerekek dőlése: kormánykerék középhelyzetben. A kerékdőlés nem megfelelő értéke A döntött helyzetű kerék haladás közben az alábbi hibákat okozhatja: úgy viselkedik, mintha egy kúpfelületen • túlságosan nagy negatív kerékdőlés: nagy sebességnél jobb fordulna el. Vagyis pozitív (kifelé) dőlés esetén a kerekek egymástól távolodni, oldalvezetés, de egyben növekvő negatív dőlés esetén pedig egymáshoz tengelyterhelés és túlhevülő a közeledni akarnak. gumiabroncs, • túlságosan kis mértékű kerékdőlés A kerékdőlést fokokban mérik; méréskor (pozitív): rosszabb oldalvezetés, a kerék befordítás nélkül, menetirányban nagyobb mértékű abroncskopás. álljon.
A csapterpesztés
A csapterpesztés értéke alákormányzáskor megnő, ami visszatérítő erőt eredményez. A csapterpesztés nem megfelelő értékéből eredő hibajelenségek: • a csapterpesztés értéke túlságosan nagy: nagy kormányzási erőszükséglet, • a csapterpesztés értéke túlságosan kicsi: rossz kormány-visszatérítő hatás, gumiabroncs élettartam csökkenés, • eltérő kétoldali csapterpesztés: az autó „elhúz”. A csapterpesztés az állócsap (tengelybak csapjának) dőlése a jármű középvonala felé (A). A golyóscsappal szerelt gépkocsiknál az állócsap helyett a golyóscsap elforduló tengelyén át vezető képzeletbeli vonalat tekintik a mérendő tengelyvonalnak. A csapterpesztési és a kerékdőlési szög együtt alkotják az ún. Bezárt szöget (B). A kerékdőlés és a csapterpesztés elképzelt vonalai metszik egymást. Amennyiben ez a metszéspont a talajsík alatt helyezkedik el, az elfordulási sugár pozitív (C). Ha a metszéspont a talajsík fölé esik, az elfordulási sugár negatív értékű
Az utánfutást az állócsap előre- vagy hátradöntésével hozzák létre. Az utánfutás a kormányszerkezet iránystabilitására van hatással. A kormányszerkezeteket rendszerint (+) utánfutásra szerkesztik, ezzel nő a jármű egyenes irányú önbeállása. Értéke (+), ha a tengelycsonk-csap felső vége hátrafelé dől. Az utánfutás nem megfelelő értékéből eredő hibajelenségek: • az utánfutás értéke túlságosan nagy (pozitív): nagy kormányzási erőszükséglet, A csapterpesztés és az utánfutás • az utánfutás értéke túlságosan kicsi értéke csupán közvetetten, balra(negatív): rossz kormány-visszatérítő jobbra 2Oº-kal történő hatás, gumiabroncs élettartam alákormányzás során mérhető csökkenés, meg. • eltérő kétoldali utánfutás: az autó „elhúz”.
Utánfutás
Kanyarodási szögeltérés - maximális alákormányzási szög
A kanyarodási szögeltérés a kétoldali kormányzott kerekek talpfelületének elfordulási szögkülönbsége az egyik (általában a belső) kerék 20°-os bekormányzása esetén. A kanyarodási szögeltérés nem megfelelő értéke esetén megnő az abroncskopás és ívmenetben a jármű kitörhet a kanyarból.
A maximális alákormányzási szög a kerék középsík és a jármű szimmetriatengelye által bezárt szöget jelenti
Tengelyhelyzet hibák Kerékeltolódás
Tengelyhelyzet hibák – Keréktáv eltérés (egyoldali – kétoldali)
Tengelyhelyzet hibák Nyomtávkülönbség
Tengelyhelyzet hibák Tengelyeltolódás
Futómű beállítási információk egy korszerű szoftverben Forrás: AutoData
Futómű-beállító műszerek
A mérőműszerek mérőrendszereit az alábbiak szerint csoportosíthatjuk: • mechanikus, • optikai, • kombinált optikai—mechanikus • kombinált elektronikus—mechanikus.
Az mindegyik esetre vonatkozóan érvényes, hogy a függőleges vonatkoztatási irányt libellával vagy ingával képes betájolni a műszer. A tisztán mechanikus eszközök nyomtávmérő rudak, illetve mechanikus ingák ma már elavultak A modern járműtechnika azonban a kerékbeállítási jellemzőkön túl a tengely- helyzetek pontos ismeretét is megköveteli. Emiatt a korszerű mérőműszerek négy mérőfejjel rendelkeznek, amelyek révén gyors és pontos mérésre van lehetőség, és a mellső kerekek jellemzőit mára tényleges menettengelyhez viszonyítva kapjuk meg.
A korszerű műszerekkel végezhető mérések:
Mellső tengely — Kerékösszetartás (egyedi és teljes, a tényleges menettengelyre vonatkoztatva) — Kerékdőlés (egyenes-meneti vagy egyedi kerékösszetartás nulla kerékhelyzetben) — Kerékeltolódás — Utánfutás, csapterpesztés és kanyarodási szögeltérés (egyetlen alákormányzási művelet során mérve)
Hátsó tengely — Kerékösszetartás (egyedi és teljes, a jármű szimmetriatengelyére vonatkoztatva) — Menettengely-szög — Kerékdőlés
Tengely-helyzetek — Hátsó kerékeltolódás — Keréktáveltérés — Keréktáveltérés (jobb és bal oldal) — Nyomtávkülönbség — Tengelyeltolódás
Hagyományos futómű beállítás PKO-1 optikai rendszerű berendezéssel 1 – Optikai vetítőberendezés (2 db)
OLVASMÁNY!
2 – Ingás felfüggesztésű mérőtábla (2 db) 3 – Állítható magasságú segédtábla (2 db) 4 – Állítható hosszúságú mérőrúd (2 db) 5 – Szögbeosztású forgózsámoly (2 db) 6 – Magasságkiegyenlítő zsámoly (2 db) 7 – Hálózati tápegység (1 db) Forrás: Műszaki Könyvkiadó
A mérőberendezés telepítése
1 – Hátsó kerék nyomtávolsága 2 – Első kerék nyomtávolsága 3 – Tengelytávolság X = 1200 mm Forrás: Műszaki Könyvkiadó
A – A kerékpánt átmérőtől függő kötött távolság: Kerékpánt átmérője (hüvelyk) 12 13 Távolság az első tengelytől (m) 1,5 1,63
14 1,75
15 1,9
16 2,0
18 2,25
A mérés előkészítése
Forrás: Műszaki Könyvkiadó
1 – Alapbeállítás: a vetítő felszerelése és a keréktárcsa ütésének korrigálása 2 – A kormányzott kerekek egyenesbe állítása
A csapterpesztés mérése
Forrás: Műszaki Könyvkiadó
1 – A csapterpesztés mérésének első fázisa: „x” alapjelre állítás 2 – A csapterpesztés értékének leolvasása: a vízszintes tengely felett pozitív érték
Utánfutás mérése
Forrás: Műszaki Könyvkiadó
1 – Az utánfutás mérésének első fázisa: „x” alapjelre állítás 2 – Az utánfutás értékének leolvasása: a vízszintes tengely alatt pozitív érték
A kerékdőlés mérése
Forrás: Műszaki Könyvkiadó
1 – A kerékdőlés mérésének első fázisa: „y” alapjelre állítás 2 – A kerékdőlés értékének leolvasása: a függőleges tengelytől a gépkocsi tengelyvonala felé pozitív érték
Kerékösszetartás mérése Forrás: Műszaki Könyvkiadó
1 – A mérőrudak bal oldali háromszög jelöléseinek egybeállítása után a hátsó mérőrúdon látható érték leolvasása 2 – Az első mérőrúdon látható érték leolvasása
Hátsó kerekek nyomkövetésének mérése
Forrás: Műszaki Könyvkiadó
A hátsó kerekekre szerelt vetítővel az első tengelyhez illesztett segédtáblára világítva olvassuk le mindkét oldalon a távolságot
2.10. Az optikai rendszerű futómű-beállító berendezés alkalmazásának előnyei és hátrányai
A korszerű futómű-ellenőrző műszerek felépítése
A korszerű futómű-ellenőrző műszerek számítógép-irányításúak A műszerek központi része IBMkompatibilis mikroprocesszor, színes VGA monitorral. Ehhez csatlakoznak a kezelőszervek a billentyűzet, a távirányító, a tablet stb. A mérőfejek és jelátalakítók. Az elektronikus forgózsámolyok vezetékkel csatlakoznak a központi egységbe és elektronikus úton továbbítják a mért jellemzőket. A perifériák és a központi egység kapcsolata lehet vezetékes és vezetékmentes. Az adatok és a típusfüggő előírt értékek, valamint beállítási grafikák tárolása ma már általában a HDDben és CD ROM-on történik.
Mérés korszerű számítógép vezérlésű próbapadon 1 – Képernyő 2 – Számítógép 3 – Billentyűzet 4 – Nyomtató 5 – Távvezérlő 6 – Vezetékek a szöghelyzet jeladókhoz 7 – Első összekötő kötél 8 – Elfordítható kerékalátét 9 – Geometriai tengelyek 10 – Szimmetriatengely 11 – Hátsó összekötő kötél 12 – Csúsztatható kerékalátét
Forrás: Műszaki Könyvkiadó
Korszerű futómű beállító méréstechnikai alapelvei
A műszerek a függőleges síkban mérhető szögeket (kerékdőlés, csapterpesztés, utánfutás) ingák és libellák segítségével határozzák meg. Vízszintes síkban viszont (kerékösszetartás, tengelyhelyzet hibák stb.) a mérő- fejek közötti gumizsinórok, fény- illetve infrasugarak teszik lehetővé a mérést. A korszerű műszerek fontos alkotóeleme az ún. CCD-kamera (charge coupled device). Ez az eszköz infrasugarak segítségével képes mind függőleges, mind vízszintes irányú szögmeghatározásra (12.20. ábra). A CCD-kamerák előnyei: • Nincs hőmérséklet-függés • Nagy mérési felbontás (szögmásodperc pontosság) • Nagy pontosság ±2 szögperc A CCD-kamerákban az inga infrasugara a függőleges szögek, míg a vízszintes infrasugár a vízszintes szögek mérésére alkalmas.
Korszerű futómű beállító mérési elrendezései Négyfejes, hatszenzoros műszer
Négyfejes, nyolcszenzoros műszer
Mivel a kormányzott kerekeken mindig két vetületben mérünk szöget (Pl. csapterpesztés — utánfutás), az ide helyezett mérőfejekben 2—2 CCD-karnerára van szükség, egymásra merőleges irányban beépítve. A mérőfejek nyúlványának a végén levő dobozkában, és a mérőfej nagy dobozában egyaránt egy-egy CCDkamera van beépítve. A nyúlvány végén elhelyezett CCD-kamera vízszintes sugara a jármű előtt keresztben, míg a másiké a jármű mellett hosszában működik.
Előkészítő munkák a futómű bemérés előtt
Az előkészítő munkák során az alábbi teendőket kell elvégezni: 1. A forgózsámolyok és csúszólapak elrendezése a jármű tengely- és nyomtávolságának megfelelően. 2. Feljárás a járművei a kerékalátétekre (a rögzítő csapokat előtte be kell helyezni). 3. Kézifék behúzása a jármű elgurulása ellen. 4. A rögzítő csapok kihúzása a kerékalátétekből és a jármű meglengetése az esetleges feszültségek eltávolítása céljából. 5. Át kell vizsgálni a jármű gumiabroncsait, azok nyomását, a kormánykerék holtjátékát, a kerékcsapágyak, a rugók és a lengéscsillapítók állapotát. 6. A mérőfej-tartókat, majd a mérőfejeket rögzíteni kell a kerekeken és adott esetben el kell végezni a keréktárcsaütés-kompenzációt. 7. A járművet a mérés előtt kondicionálni kell: • Előírt terhelő tömegek behelyezése (első és hátsó ülésekre, valamint a csomagtartóba). • Tengelyszintek mérése és az ennek megfelelő előírt adatok kiválasztása (pi. BMW). • A futómű lefeszítése az előírt célszerszámmal, a megadott magassági szintre (pi. Peugeot). 8. A járművet oldott fék mellett meg kell lengetni (a karosszériát előbb az első, majd a hátsó tengelynél le kell nyomni és hagyni kell kilengeni), hogy a rugózás stabil középhelyzetbe kerüljön. 9. Az üzemi féket fékpedál-kitámasztó segítségével blokkolni kell.
A teljes futómű-bemérés technológiai 1. Állítsuk a kormányzott kerekeket sorrendje: egyenes-meneti helyzetbe, a hátsó
2.
3.
4.
A kerékdőlés és utánfutás méréskijelző képernyője
tengely kerékdőlés és -összetartás értékeinek korrekt méréséhez. Ekkor határozza meg a műszer a tényleges menettengely helyzetét is. Fordítsuk el a kormányzott kerekeket először az egyik, majd a másik irányba 20°-kal a csapterpesztés, az utánfutás és a kanyarodási szögeltérés megmérése céljából. Állítsuk a kormánykereket a középpontba. Ekkor a műszer megméri az első kerekek összetartását és dőlését. Forgassuk el a kormánykereket mindkét irányba ütközésig, a maximális alákormányzási szög megméréséhez.
Bosch FWA 515
A rádiós adatátvitelű FWA 515 berendezés gyors és egyszerű kezelést tesz lehetővé a mérési folyamat során (a mérőfejek töltőállomásai közvetlenül a műszerkocsin vannak elhelyezve). 8 szenzoros rendszer, rádiós adatátvitel Windows szoftver A mérőfej méréstartománya +/-24° A standard futómű ellenőrzési eljáráshoz nem szükséges az elektronikus forgózsámoly CCD méréstechnika - az erős napsugárzás sem zavarja meg a mérést A mérőfejeken saját LED kijelző és vízszintjelző található Hálózatba köthető A beállítási műveleteket támogató animációs grafikus kijelzés (opcionális)
FWA 515 Műszaki adatok
Műszerkocsi hossza monitorral együtt
1,6 m
Műszerkocsi szélessége monitorral együtt
,9 m
Műszerkocsi magassága monitorral együtt
,6 m
Kerékméret, min.
9 coll
Kerékméret, max.
21 coll
Forgózsámoly teherbírása
1100 kg
Teljes összetartás +/-
48 °
Teljes összetartás +/-
2'
Egyoldali összetartás +/-
24 °
Egyoldali összetartás +/-
1'
Kerékdőlés +/-
10 °
Kerékdőlés +/-
1'
Tengely ferdeállási szög +/-
3°
Tengely ferdeállási szög +/-
2'
Menettengely szög +/-
3°
Menettengely szög +/-
2'
Utánfutás +/-
24 °
Utánfutás +/-
9'
Csapterpesztés +/-
24 °
Csapterpesztés +/-
9'
Kanyarodási szögeltérés +/-
24 °
Kanyarodási szögeltérés +/-
5'
Elektronikus vízszintérzékelő +/-
10 °
Elektronikus vízszintérzékelő +/-
1'
Maximális alákormányzási szög mechanikus forgózsámollyal +/-
24 °
Maximális alákormányzási szög mechanikus forgózsámollyal +/-
5'
M
90 °
i áli
lák
á
á i
ö
l kt
ik
f
ó á
ll
l /
TECO 808 (Energotest)
Műszaki leírás Profi futómű ellenőrző berendezés Számítógép vezérelt mérés, könnyű kezelhetőség Infrasugaras mérési elv és infrasugaras jelátvitel Ergonómikus gurítható műszerkocsi, színes 17" monitorral Magyar nyelvű mérőprogram és adatbázis (7000 típus) Saját adatbázis létrehozásának lehetősége Alkalmazás és előnyök Nagyon könnyű egyszerű kezelhetőség, látványos grafikus felülettel. Akkumulátoros mérőfejek, nincs semmilyen kábel Gazdag kerékfelfogató választékból bármilyen keréktárcsához kiválasztható a megfelelő adapter Dokumentálható beállítás előtti ill. utáni értékek
