Geometria kół i osi pojazdu – cz.2 Kompendium praktycznej wiedzy Autor: mgr inż. Stefan Myszkowski
Spis treści
dodatek techniczny do WIADOMOŚCI Inter Cars S.A. nr 32/Wrzesień 2009
5. Wymagania dla stanowisk do pomiarów geometrii kół i osi pojazdów 6. Podstawowe warunki prawidłowego pomiaru geometrii kół i osi pojazdów, jej oceny i regulacji
2 3
6.1. Prawidłowe ciśnienie w oponach 6.2. Brak nadmiernych luzów oraz innych uszkodzeń elementów zawieszenia i układu kierowniczego 6.3. Obserwacja stopnia i sposobu zużycia opon 6.4. Określenie wersji zawieszenia pojazdu 6.5. Określanie wartości ugięcia zawieszenia samochodu, wymaganego przy pomiarze ustawienia kół i osi 6.6. Procedury kalibracyjne, wymagane po regulacji ustawienia kół pojazdu 7. Urządzenia typu 3D, do pomiaru geometrii kół i osi pojazdu 6 7.1. Procedury ułatwiające pomiary i regulacje 7.2. Dodatkowe wielkości charakterystyczne dla geometrii kół i osi pojazdu 7.3. Procedury pomiaru ustawienia nadwozia względem kół lub osi pojazdu 7.4. Wielkości informujące o ustawieniu nadwozia względem kół lub osi pojazdu 7.5. Pomiar zbieżności i kąta pochylenia koła przy obniżonym lub podniesionym nadwoziu 7.6. Procedury regulacyjne wielkości charakterystycznych dla geometrii kół i osi pojazdu w samochodach tuningowanych Procedury kalibracyjne powiązane z regulacją ustawienia kół pojazdu 12 8.1. Zerowanie czujnika kąta skrętu kierownicy, układu stabilizacji toru jazdy 8.2. Kalibracja radaru adaptacyjnego tempomatu 8.3. Kalibracja kamery asystenta pasa ruchu 9. Ocena współpracy opon z nawierzchnią drogi, na podstawie pomiarów ich temperatur 15 10. Elementy do regulacji ustawienia kół
15
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
Od autora Szanowni Czytelnicy, Do prezentacji urządzenia do pomiaru geometrii kół i osi pojazdu, typu „3D”, wybrałem urządzenie firmy Hunter Engineering Company. Uczyniłem tak, bowiem w mojej opinii ta firma, należy do grona liderów, w zakresie rozwiązań technicznych i oprogramowania urządzeń do pomiaru geometrii kół i osi, oceny amortyzatorów zabudowanych w pojeździe oraz wyważania kół. Oferuje też obszerne materiały szkoleniowe. Proszę przyjąć materiał tego „Dodatku technicznego” jako prezentację zawansowanego urządzenia do pomiaru geometrii kół i osi pojazdu, typu „3D”. Proszę zwrócić przy lekturze uwagę na ważną rolę informacji technicznej. Można być bowiem znakomitym fachowcem w zakresie pomiarów geometrii kół i osi, ale brak informacji technicznych, dotyczących specyficznych wymagań poszczególnych producentów (coraz ostrzejszych), może spowodować, że bez złej woli ze strony mechanika, praca może być wykonana nieprawidłowo. Specyficzną działalnością, która może wymagać niestandardowych regulacji, jest tuning zawieszenia, o czym też piszę. Oferta rynkowa urządzeń jest szeroka. Istotna jest ich cena. Każdy z nabywców, przeważnie samodzielnie podejmuje decyzję o wyborze urządzenia, po analizie możliwości technicznych urządzenia oraz dodatkowo ofert finansowania zakupu, jeśli takie wsparcie jest potrzebne. Proszę też analizować, czy producent urządzenia reprezentuje taki potencjał, że kupowane urządzenie będzie również przydatne w przyszłości. Jest to podyktowane tym, że niektóre rozwiązania techniczne, np. ESP, „Adaptacyjny tempomat” czy „Asystent pasa ruchu”, dziś jeszcze nieczęsto spotykane w pojazdach, za kilka lat, z mocy prawa, będą standardowym wyposażeniem samochodów. Mają bowiem przyczynić się do obniżenia ilości wypadków. Wraz z nimi wejdzie jednak do serwisów wymóg wykonywania nowych pomiarów i regulacji, a więc i nowe zadania dla urządzeń diagnostycznych. W ostatnim rozdziale prezentuję elementy specjalne do regulacji ustawienia kół, produkcji firmy Specialty Products Company. Niektóre wielkości, założone przez producenta samochodu, jako niepodlegające regulacji, takimi mogą nie być. Obie firmy: Hunter Engineering Company i Specialty Products Company reprezentuje w Polsce firma Wimad (www.wimad.com.pl) – dostwaca urządzeń do Inter Cars S.A. Dziękuję jej przedstawicielom Zenonowi Majkutowi i Bogusławowi Czaplarskiemu, za konsultację i pomoc przy przygotowaniu tego materiału.
Stefan Myszkowski
2
Dodatek techniczny
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
5. Wymagania dla stanowisk do pomiarów geometrii kół i osi pojazdów Nawierzchnia ławy pomiarowej, do pomiaru geometrii kół i osi pojazdów, lub platform najazdowych podnośnika pojazdów, jeśli podnośnik ma być wykorzystywany w tym celu, zgodnie z wymaganiami określonymi przez Rozporządzenie Ministra Transportu i Budownictwa z dnia 10 lutego 2006r., w sprawie szczegółowych wymagań w stosunku do stacji przeprowadzających badania techniczne pojazdów (Dziennik ustaw nr 40, pozycja 275 z roku 2006), powinna spełniać następujące wymagania: 1. powinna być pozioma, przy czym dopuszczalne odchylenie od poziomu nie powinno przekraczać: a) 3 mm/m w odniesieniu do stacji kontroli pojazdów przeprowadzających badania techniczne pojazdów o dopuszczalnej masie całkowitej do 3,5 t oraz przyczep przeznaczonych do łączenia z tymi pojazdami, b) 4 mm/m w odniesieniu do stacji kontroli pojazdów przeprowadzających badania techniczne pojazdów o dopuszczalnej masie całkowitej powyżej 3,5 t oraz przyczep przeznaczonych do łączenia z tymi pojazdami; Powyższe wymagania, szczególnie w porównaniu do wymagań niektórych producentów odnośnie pomiarów geometrii kół i osi, mogą być niewystarczające. Osobom planującym zakup takiego urządzenia, sugeruję więc następujące postępowanie. 1. Proszę zapytać dystrybutora urządzenia, które planujemy nabyć, jakie wymagania odnośnie płaskości, musi spełniać powierzchnia ławy pomiarowej lub platform najazdowych podnośnika, aby nabywane urządzenie mogło wykonywać pomiary z deklarowaną przez producenta urządzenia dokładnością. 2. Jeśli planujemy specjalizację w jakiejś marce samochodów, np. VW, BMW czy Mercedes, warto dowiedzieć się, jakie wymagania, odnośnie płaskości ławy pomiarowej lub platform najazdowych podnośnika, ma dany producent. Planując zakup podnośnika pojazdów, trzeba zwrócić uwagę: do jakiej masy pojazdu; na jakich wysokościach podnoszenia; można wykonywać pomiary geometrii kół i osi pojazdu. Tylko w takich warunkach pracy podnośnika producent deklaruje, że odchyłki płaskości platformy najazdowej podnośnika, są mniejsze od wartości wymaganych. Na zakończenie, jeszcze uwaga odnośnie kalibracji urządzeń do pomiaru geometrii kół i osi pojazdu.
Każda powierzchnia ma jakąś odchyłkę od płaskości. Pojęcie „powierzchnia idealnie płaska” jest pojęciem teoretycznym. Aby zwiększyć dokładność pomiarów, urządzenia mogą mieć w programie procedurę kalibracji, czyli poznania odchyłek od płaskości powierzchni ławy pomiarowej lub platform najazdowych podnośnika. Odchyłki te nie mogą się zmieniać w podczas pomiarów, o wartość większą, niż dopuszcza producent urządzenia (powinien on określić tę wartość). Wówczas, podczas obliczania wartości wielkości charakteryzujących ustawienie kół i osi pojazdu, program uwzględnia poznane odchyłki od płaskości. Nie istnieją natomiast takie urządzenia do pomiaru geometrii kół i osi pojazdów, mimo że są w opinii niektórych dystrybutorów, które mierzą z deklarowaną dokładnością, niezależnie od wartości odchyłek od płaskości powierzchni stanowiska lub ich zmian. Takich cudów w technice nie ma! Jak wspomniałem, program może uwzględnić przy obliczeniach odchyłki od płaskości powierzchni stanowiska, pod warunkiem, że je zna. Jeśli ich nie zna, nie ma możliwości ich uwzględnienia. Wówczas odchyłki płaskości powierzchni stanowiska, zaliczamy do tzw. zakłóceń. Zakłócenia, to czynniki, które występują podczas pomiaru i wpływają na wartość wielkości mierzonej. Znamy je lub nie. To, które z zakłóceń występują w danej chwili, z pośród tych, o których wiemy, że mogą wystąpić - tego przeważnie nie wiemy. Jeśli jednak nawet wiemy, że określone zakłócenie występuje w danej chwili, to nie uwzględniamy jego wpływu na wartość wielkości mierzonej, z co najmniej jednego powodu:
• nie umiemy tego zrobić, z wymaganą dokładnością; • można ten wpływ pominąć; • nie jest to uzasadnione ekonomicznie (wiemy jak zmierzyć wartość wielkości zakłócającej, ale jest to kosztowna metoda).
6. Podstawowe warunki prawidłowego pomiaru geometrii kół i osi pojazdów, jej oceny i regulacji 6.1. Prawidłowe ciśnienie w oponach To konieczny warunek, aby pomiary geometrii kół i osi pojazdu była wykonane prawidłowo. Potrzeba pomiaru i ewentualnej korekty ciśnienia o oponach pojazdu wynika z 3 powodów:
• kierowcy nie zawsze pamiętają o kontroli ciśnienia powietrza w oponach;
• ogólnodostępne manometry, do pomiaru ciśnienia powietrza w oponach, np. na stacjach paliwowych, często błędnie mierzą;
• trudno jest kierowcy wykryć, że w jednej z opon, nawet przedniej, ciśnienie powietrza jest nawet istotnie niższe od wymaganego; stwierdzenie tego w oponach typu Run Flat lub oponach kół tylnych, jest jeszcze trudniejsze. Pomiar ciśnienia powietrza o oponach należy wykonywać manometrem o potwierdzonej i okresowo kontrolowanej dokładności. Dla firm wykonujących dużo pomiarów geometrii kół i osi pojazdu, warte rozważenia jest rozwiązanie pokazane na rys.43.
Rys.43 Podnośnik (fachowo dźwignik) jednosekcyjny Hunter RX 40 (rys.a), służący do pomiarów i regulacji geometrii kół i osi pojazdów samochodowych, może być wyposażony w system pompowania kół IS. Wówczas przy każdym z kół pojazdu jest zwinięty wężyk do pompowania kół (rys.b). Każdy z wężyków przyłączamy do zaworu powietrza danego koła (rys.c), np. w trakcie montażu na nim głowicy pomiarowej. Urządzenie samo rozpoznaje moment połączenia z zaworem powietrza i rozpoczyna obniżanie ciśnienia lub pompowanie opony. Wartości ciśnień, są ustawiane na konsoli do sterowania podnośnikiem (rys.d), lub jeśli podnośnik jest elementem systemu PowerBay firmy Hunter (system umożliwiający szybki pomiar geometrii kół i osi pojazdów) czynność tę wykonuje się bezpośrednio z programu urządzenia do pomiaru geometrii kół i osi pojazdu. (Źródło: Hunter)
6.2. Brak nadmiernych luzów oraz innych uszkodzeń elementów zawieszenia i układu kierowniczego Ważne, aczkolwiek czasami niewdzięczne zajęcie to sprawdzenie luzów i innych uszkodzeń zawieszenia oraz układu kierowniczego. Gwarantuje ono, że pomiar i regulacja geometrii kół i osi pojazdu będzie wykonana prawidłowo. Pozwala też wykryć uszkodzenia, które wprawdzie nie mają bezpośredniego wpływu na geometrię kół i osi pojazdu, np.
Dodatek techniczny
3
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
nadmierne zużycie tarcz hamulcowych, ale decydują o bezpieczeństwie. Program stanowiska do pomiaru geometrii kół i osi pojazdu, pełni tylko rolę „przypominacza” czynności kontrolnych (rys.44) zawieszenia, układu kierowniczego i innych układów podwozia. Na podstawie mojego doświadczenia, mogę nieco złośliwie stwierdzić, że niestety ta kontrola to słaby punkt komputerowych urządzeń. Samo zaznaczanie kolejnych czynności kontrolnych na ekranie stanowiska, jako zakończone wynikiem pozytywnym, nie jest prawidłowe i uczciwe. Wyjątkiem jest sytuacja, jeśli taka kontrola została już przeprowadzona. Ja na co dzień nie pracuje w serwisie, ale jeśli zajmowałem się ekspertyzą zawieszeń, to przeważnie były to pojazdy, które były gościem w wielu serwisach, a problemy, np. stuki,
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
• jaki jest prawdopodobny stan amortyzatorów (jest to sprawdzenie „zgrubne” i nie zastępuje sprawdzenia amortyzatorów na odpowiednim stanowisku);
• czy opona nie była hamowana w stanie zablokowanym (lokalne starcie bieżnika to źródło drgań koła, nie do usunięcia przez wyważanie);
• czy opona nie trze za często o krawężnik (starcie napisów na stronie zewnętrznej opony, uszkodzenia zewnętrznej krawędzi obrzeża tarczy koła lub osłony ozdobnej koła, tzw. „dekla”). Niskoprofilowe opony, stosowane dziś powszechnie, są podane na uszkodzenia. Dziury w drogach, wjeżdżanie na krawężnik pod za małym katem i za szybko, to najczęstsze ich przyczyny. Z tego powodu boki opony należy sprawdzać pod kątem pęknięć i „baniek - patrz rys.45b.
6.5. Określanie wartości ugięcia zawieszenia samochodu, wymaganego przy pomiarze ustawienia kół i osi Od wartości ugięcia zawieszenia zależą wartości wielkości charakteryzujących geometrię kół i osi samochodu. Dlatego w danych technicznych pojazdu, dotyczących geometrii kół pojazdu, powinna być podana informacja, przy jakiej wartości ugięcia zawieszenia samochodu, należy wykonywać jej pomiar. Producenci pojazdów w różny sposób określają sposób wykonywania pomiaru ugięcia zawieszenia oraz przygotowania do pomiaru geometrii kół i osi pojazdu – przykłady poniżej.
Rys.49 Określenie wartości ugięcia zawieszenia samochodów firm Audi, Seat, Skoda i VW, przez obliczenie wartości wymiaru X. Wymiar X to odległość leżąca w płaszczyźnie prostopadłej do podłoża, w której leży oś obrotu koła, pomiędzy punktem N dolnego obrzeża wnęki koła a osią obrotu koła. Wymiar X jest obliczany z wzoru X = B + A/2, w którym: B - odległość mierzona w płaszczyźnie prostopadłej do podłoża, w której leży oś obrotu koła, pomiędzy punktem N dolnego obrzeża wnęki koła a najwyżej położonym punktem F2, zewnętrznego obrzeża obręczy tarczy koła; A - średnica zewnętrznego obrzeża obręczy tarczy koła, mierzona pomiędzy punktami F1 i F2. (Źródło: Hunter)
Rys.45 Program umożliwia wpisanie wartości głębokości bieżnika opon wszystkich kół (rys.a) oraz podpowiada diagnoście, w formie obrazkowej, rodzaje nieprawidłowego zużycia i uszkodzeń opon (rys.b). Ilustracje te są drukowane na protokole dla klienta, wraz z informacjami o głębokości bieżnika. (Źródło: Hunter) Rys.44
drgania, źle zużyte opony czy niezachowywanie prostoliniowego kierunku ruchu, pozostały nierozwiązane. Przeważnie powodem były uszkodzenia lub zużycie elementów zawieszenia. Jest faktem, że ich znalezienie było trudne. Sam pytałem o radę doświadczonych diagnostów. Trzeba się jednak starać, a nie myli się tylko ten, co nic nie robi.
6.3. Obserwacja stopnia i sposobu zużycia opon
6.4. Określenie wersji zawieszenia pojazdu Wiele modeli pojazdów, ma wersje ze standardową lub obniżoną wysokością nadwozia, względem podłoża. Może to być przyczyną różnych wartości wielkości charakteryzujących geometrię kół i osi pojazdu. Warto mieć bazę danych, która podpowie, jak zidentyfikować wersję zawieszenia samochodu, który stoi na stanowisku. Przykład takiej informacji, pokazuje rys.46.
Głębokości bieżnika, mierzone w trzech punktach opony wzdłuż jej szerokości (rys.45a) oraz na jej obwodzie, są pomocne:
• przy interpretacji zmierzonych wartości charakteryzujących ustawienie geometrii kół i osi pojazdu;
• przy ocenie ciśnień w ogumieniu, z którymi są eksploatowane;
• w ocenie stylu jazdy kierowcy, który w znacznym stopniu wpływa na stopień i sposób zużycia opon. Obserwacja sposobu zużycia opon, pozwala też zorientować się:
4
Dodatek techniczny
Rys.46 Przykład informacji z programu urządzenia do pomiaru geometrii kół i osi samochodu, dedykowanego dla pojazdów marki BMW, o oznaczeniach wersji zawieszenia, na tabliczce znajdującej się na przednich amortyzatorach. (Źródło: Hunter)
Rys.48 Przykład schematu rozkładu obciążeniu samochodu marki BMW, przygotowanego do pomiaru wielkości charakterystycznych geometrii kół i osi. (Źródło: Hunter)
Rys.47 Określenie wartości ugięcia zawieszenia samochodu Alfa Romeo 147 1,9 JTD, przez obliczenie różnic odległości punktów kontrolnych zawieszenia od podłoża. Dla samochodu nieobciążonego, z pełnym zbiornikiem paliwa, są one następujące: rys.a - dla zawieszenia kół przednich, jest to różnica wymiarów B i A, gdzie wymiar B to odległość osi przegubu dolnego wahacza zawieszenia przedniego od podłoża, a wymiar A to odległość dolnej krawędzi obejmy dolnego sworznia kulowego zwrotnicy od podłoża; rys.b dla zawieszenia kół tylnych, jest to różnica wymiarów D i C, gdzie wymiar D to odległość dolnej krawędzi przedniego przegubu wahacza wleczonego od podłoża, a wymiar C to odległość dolnej krawędzi tylnej części wspornika piasty koła tylnego od podłoża. Wymagane zakresy wartości obliczonych różnic odległości punków kontrolnych: B-A - dla zawieszenia przedniego; D-C- dla zawieszenia tylnego; są inne dla nadwozia 3-drzwiowego i dla nadwozia z 5-drzwiowego. (Źródło: Serwis Motoryzacyjny)
1. Podają odległość jednego lub kilku punktów kontrolnych podwozia od podłoża lub różnice odległości dwóch wybranych punktów kontrolnych - patrz rys.47. Pomiar geometrii kół i osi pojazdu można wykonywać wówczas, gdy zmierzone wartości znajdują się z wymaganych zakresach wartości. Jeśli się nie znajdują, należy tak dociążyć lub odciążyć samochód, aby to uzyskać. 2. Podanie rozkładu obciążenia samochodu paliwem w zbiorniku, obciążnikami w bagażniku oraz na miejscach pasażerów i kierowcy - rys.48. 3. W obecnie produkowanych modelach następujących marek samochodów (to tylko wybrane przykłady) należy dla każdego z kół mierzyć:
• w modelach samochodów firm: Audi, Bentley, Seat, Skody i Volkswagen - wymiar X (rys.49);
• w modelach samochodów firmy BMW: 3, 5, 6, 7, X3, X5 i Z4 - wymiar Z (rys.50). Jak więc widać na ilustracjach, wymiary X i Z są inaczej definiowana dla samochodów firm Audi, Bentley, Seat, Skoda i VW (rys.49), a inaczej dla samochodów firmy BMW (rys.50). Dalszy sposób postępowania zależy oprogramowania urządzenia do pomiaru geometrii kół i osi pojazdu. Jeśli jego program „wie”, jak w danym modelu samochodu, wraz ze zmianą wartości ugięcia zawieszenia (patrz przykładowe rys.36 i 38 w „Dodatku technicznym” Geometria kół i osi pojazdu - cz.1) zmieniają się wartości: kątów pochylenia oraz kątów zbieżności połówkowej kół, to:
• zmierzoną dla każdego koła odległość X (rys.49) lub odległość Z (rys.50), należy wprowadzić do programu;
• po wykonaniu pomiarów kątów pochylenia oraz kątów zbieżności połówkowej kół, wartości te zostaną przeliczone i podane przez program dla ugięcia zawieszenia przyjętego za „zerowe” nazywanego też „ugięciem konstrukcyjnym”. Jeśli program nie umie przeliczyć zmierzonych wartości kątów pochylenia oraz kątów zbieżności połówkowej kół, dla ugięcia zawieszenia przyjętego za „zerowe” lub inaczej „ugięcie konstrukcyjne”, to po pomiarze dla każdego koła odległości X (rys.49) lub odległości Z (rys.50) należy tak
Dodatek techniczny
5
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
dociążyć lub odciążyć samochód, aby zmierzone dla każdego koła odległości, mieściły się w zakresach wymaganych dla kół poszczególnych osi danego modelu samochodu. Pomiary odległości, których wartości są wymagane do określenia wartości ugięcia zawieszenia, można dokonać tradycyjną taśmą mierniczą (rys.51a) lub miarką elektroniczną (rys.51b).
Rys.50 Określenie wartości ugięcia zawieszenia samochodów BMW, przez pomiar wymiaru Z. Wymiar Z to odległość mierzona w płaszczyźnie prostopadłej do podłoża, w której leży oś obrotu koła, pomiędzy punktem N dolnego obrzeża wnęki koła a najniżej położonym punktem F1, zewnętrznego obrzeża obręczy tarczy koła. (Źródło: Hunter)
Rys.51 Pomiary odległości, tu przykładowo wymiaru Z (rys.50) w samochodzie marki BMW, z pomocą taśmy mierniczej (rys.a) - wartości zmierzone trzeba wpisywać do programu urządzenia do pomiaru geometrii, lub z pomocą miernika elektronicznego (rys.b), który bezprzewodowo przesyła zmierzone wartości, do urządzenia do pomiaru geometrii (Źródło: Hunter).
6.6. Procedury kalibracyjne, wymagane po regulacji ustawienia kół pojazdu
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
7. Urządzenia typu 3D do pomiaru geometrii kół i osi pojazdu Na rynku jest wiele urządzeń do pomiarów wielkości charakterystycznych dla geometrii kół i osi. Niektóre z nich są sygnowane oznaczeniem „3D” a niektóre nie, mimo, że np. wszystkie są wyposażone w pasywne głowice pomiarowe 2 (rys.53). Litera D, w oznaczeniu „3D”, pochodzi od słowa „Dimensions”, czyli wymiary. W rodzimym języku, te urządzenia nazywamy „trójwymiarowymi”. Powody do nazywania urządzeń, urządzeniami typu „3D”, są prawdopodobnie dwa: 1. pracownicy marketingu wykorzystali fakt, że zasada pracy głowic pasywnych polega na obliczaniu wartości wielkości charakterystycznych dla geometrii kół i osi pojazdu, na postawie trójwymiarowej analizy torów ruchu figur geometrycznych znajdujących się na powierzchniach głowic pasywnych, których ruch, przy obracaniu lub skręcaniu kół, śledzą kamery; 2. dla lepszej prezentacji wartości mierzonych wielkości, na ekranie urządzeń są wykorzystywane rysunki trójwymiarowe. Jak wspomniałem w tekście „Od autora”, do prezentacji urządzenia do pomiaru geometrii kół i osi pojazdów, które zgodnie z przestawionymi kryteriami można zaliczyć do urządzeń typu „3D”, mimo, że producent nie używa tego określenia, wybrałem urządzenie Hunter WA130, z kamerami HS201/401 (HawkEye). Jest ono oferowane w dwóch wersjach:
• standardowej - wyposażonej w cztery pasywne głowice pomiarowe 2 (rys.52 i 53), montowane do kół;
• ponadstandardowej
- wyposażonej w cztery pasywne głowice pomiarowe 2 (rys.52 i 53), montowane do kół, oraz w cztery głowice pasywne 3 (rys.53), mocowane do nadwozia, nad każdym z kół.
W samochodzie wyposażonym w takie układy jak (obok podałem stosowane nazwy lub skróty od nazw tych układów, w językach niemieckim i angielskim):
• układ stabilizacji toru jazdy (ESP, DSC, ESC, VDC); • adaptacyjny tempomat (ACC, ADR); • asystent pasa ruchu; (Spurhalteassistent, LDW). Po każdorazowej regulacji geometrii kół i osi producenci wymagają wykonania dodatkowych procedur kalibracyjnych (patrz rozdział 8), o czym powinien (!) informować program urządzenia do pomiarów geometrii kół i osi pojazdu. Niewykonanie tych czynności skutkuje ich nieprawidłową pracą.
6
Dodatek techniczny
Rys.52 (Źródło: Hunter)
Każda z głowic 3 (rys.53) jest mocowana do nadwozia w płaszczyźnie, w której leży oś obrotu koła, i która jest prostopadła po nawierzchni drogi, oraz bazowana na:
• powierzchni bocznej obrzeża wnęki koła; • dolnej powierzchni obrzeża wnęki koła. Głowice 3 są niezbędne urządzeniu do pomiaru ustawienia nadwozia względem kół lub osi pojazdu, w płaszczyznach pionowej i poziomej. Urządzenie Hunter WA130, w wersji z ośmioma pasywnymi głowicami pomiarowymi, oferuje ponadstandardowe możliwości pomiarowe: 1. mierzy kilka wielkości charakterystycznych dla geometrii kół pojazdu, które standardowo nie są mierzone przez urządzenia przeznaczone dla serwisów samochodowych; 2. na podstawie pomiarów wykonywanych przez urządzenie, a nie wyników pomiarów wykonywanych i wprowadzanych do programu urządzenia przez diagnostę, określa ono w mierze liniowej lub kątowej, położenie nadwozia w płaszczyznach poziomej i pionowej, względem kół lub osi pojazdu.
Rys.53
Głowice pasywne 2 (rys.52 i 53) zamontowane do kół pojazdu, oraz głowice pasywne 3 (rys.53), zamocowane do nadwozia, nad każdym z kół, są obserwowane przez cztery kamery wideo 1 (rys.52), o dużej rozdzielczości. Po montażu głowic pasywnych do kół pojazdu, jest wykonywana ich kalibracja. Jej celem jest uniknięcie błędów pomiarowych, spowodowanych: błędem kołowości koła, biciem tarczy koła, niedokładnością montażu uchwytu głowicy oraz niedokładnością montażu głowicy w uchwycie. Standardowo jest ona wykonywana jednocześnie dla wszystkich czterech głowic pomiarowych zamontowanych do kół pojazdu, w opisany poniżej sposób. 1. Przetaczamy pojazd do tyłu (kierunek A, rys.54a) do chwili, aż koła wykonają 1/8 obrotu. Program urządzenia poinformuje nas, że przetoczenie do tyłu jest wystarczające (rys.54b). Długość odcinka, o który pojazd jest przetaczany, zależy od średnicy zewnętrznej opony. Przykładowo dla opony 155/65 R13 jego długość wynosi ok. 21 cm, a dla opony 215/65 R16 - ok.27 cm.
Rys.54 (Źródło: Hunter)
2. Po chwili, program poleci przetoczyć pojazd do przodu (kierunek B, rys.54a). 3. Przetaczamy pojazd do przodu, aż program urządzenia poinformuje nas, że odległość przetoczenia jest wystarczająca (koła przednie powinny stanąć w środkach obrotnic). 4. Po chwili, na ekranie ukazują się wartości tych wielkości charakterystycznych dla geometrii kół i osi, których pomiar nie wymaga skręcenia kół przednich (rys.54c). Można też wykonać kompensację dla pojedynczej głowicy pasywnej. Jest ona wykonywana tylko dla głowicy, która była zdejmowana z koła np. celem regulacji kąta pochylenia koła. Dla ułatwienia diagnoście „zobaczenia” wartości mierzonych wielkości, są one wyświetlane z wykorzystaniem tzw. widoku przestrzennego, zwanego Virtual View, zarówno dla wszystkich kół (rys.55a) jak i dla jednego koła pojazdu (rys.55b).
Rys.55 (Źródło: Hunter)
7.1. Procedury ułatwiające pomiary i regulacje Faster Caster. Szybka procedura pomiaru kątów: wyprzedzenia i pochylenia osi zwrotnicy. Ogranicza ona skręcenie kół w lewo (rys.56a) i prawo (rys.56b) tylko do wartości kątów skręcenia kół, które są wystarczające do wykonania pomiaru. Diagramy D (rys.56) informują diagnostę o wartości kąta skręcenia kół.
Rys.56 (Źródło: Hunter)
Dodatek techniczny
7
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
7.2. Dodatkowe wielkości charakterystyczne dla geometrii kół i osi pojazdu
ExpressAlign. Po wykonaniu pomiarów geometrii kół i osi pojazdu (rys.57), program ten: 1. porównuje wartości zmierzone z wymaganymi, z uwzględnieniem ich tolerancji; 2. określa, które z wielkości wymagają regulacji; 3. podpowiada diagnoście kolejność regulacji, z uwzględnieniem wymogów technologicznych.
Są to wielkości, które przeważnie nie są mierzone przez urządzenia do pomiaru geometrii kół i osi, przeznaczone dla serwisów samochodowych. Rys.58 (Źródło: Hunter)
Wheel Off. Procedura regulacji kątów: pochylenia koła i wyprzedzenia osi zwrotnicy, przy zdemontowanym jednym lub obu kołach podniesionej osi pojazdu. Głowica pasywna 1 (rys.59) jest zamocowana do piasty koła 2. Pomiar jest wykonywany w sposób ciągły, podczas regulacji.
Kąt pochylenia bocznego nadwozia. Jego wartości są mierzone przy kołach skręconych w lewo - kąt pochylenia bocznego przy skręcie w lewo KPB(L) (rys.64a), oraz przy kołach skręconych w prawo - kąt pochylenia bocznego przy skręcie w prawo KPB(P) (rys.64b). Wartość tego kąta jest zależna od wartości kątów: pochylenia i wyprzedzenia osi zwrotnicy.
Odcinek wyprzedzenia osi zwrotnicy. Jest to długość odcinka mierzonego na nawierzchni drogi, pomiędzy punktami A i B (rys.62). Rozróżniamy jego wartość dodatnią i ujemną. Jest on zdefiniowany w podrozdziale 2.10, w części 1 „Dodatku technicznego”, pt. „Geometria kół i osi pojazdu”.
Rys.64 (Źródło: Hunter)
Rys.59
CAMM. Procedura regulacji kątów pochylenia koła i wyprzedzenia osi zwrotnicy, z pomocą podkładek regulacyjnych lub mimośrodów (rys.60). Program dobiera grubości podkładek lub wskazuje prawidłowe ustawienie mimośrodów regulacyjnych.
8
Dodatek techniczny
Ramię działania sił wzdłużnych. Jest to odległość, mierzona w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny symetrii pojazdu i nawierzchni drogi, pomiędzy rzutami na tę płaszczyznę (rys.63):
• środka koła 1; • osi zwrotnicy 2. Wartość ramienia działania sił wzdłużnych to odległość pomiędzy kierunkami działania:
Rys.57 (Źródło: Hunter)
WinToe. Procedura regulacji zbieżności kół przednich, bez blokowania kierownicy w pozycji poziomej - do jazdy „na wprost”. Przebiega ona w sposób opisany poniżej: 1. Kierownica jest ustawiana do jazdy na wprost. 2. Urządzenie mierzy zbieżności połówkowe kół przednich i zapamiętuje ich wartości. 3. Diagnosta reguluje zbieżność połówkową lewego koła (rys.58a), na podstawie bieżącego pomiaru jej wartości. Jednocześnie urządzenie obserwuje ruchy prawego koła, którego zbieżność nie jest regulowana, aby określić jak zmienia się ustawienie kół przednich, pod wpływem sił i momentów występujących podczas regulacji. 4. Diagnosta reguluje zbieżność połówkową prawego koła (rys.58b), na podstawie bieżącego pomiaru jej wartości. Jednocześnie urządzenie obserwuje ruchy lewego koła, którego zbieżność nie jest regulowana, aby określić jak zmienia się ustawienie kół przednich, pod wpływem sił i momentów występujących podczas regulacji. 5. Diagnosta ustawia kierownicę w pozycji środkowej a urządzenie mierzy ponownie zbieżności połówkowe kół przednich. Jeśli ich wartości są prawidłowe, regulacja jest skończona, a jeśli nie, należy powtórzyć procedurę WinToe.
Rys.62 (Źródło: Hunter)
• sił oporu i napędowej - podczas przyspieszania; • sił hamowania i bezwładności - podczas hamowania.
Rys.60 (Źródło: Hunter)
Shimm Select II. Procedura regulacji kąta pochylenia koła i zbieżności kół osi tylnej, z wykorzystaniem specjalnych podkładek regulacyjnych (rys.61) - patrz też rys.84b.
Wartości kątów pochylenia bocznego nadwozia, zmierzone przy tych samych wartościach kąta skrętu koła zewnętrznego lub wewnętrznego, przy skrętach w lewo lub w prawo, powinny mieć możliwie zbliżone wartości. Ocena różnicy tych kątów zależy od doświadczenia diagnosty. Za duża wartość tej różnicy, sugeruje nieprawidłowe wartości kątów: pochylenia i wyprzedzenia osi zwrotnicy, dla kół danej osi. Średnica zawracania „pomiędzy krawężnikami”. Jest to najmniejsza odległość OMK (rys.65) mierzona między krawężnikami, niezbędna aby samochód mógł zawrócić pomiędzy nimi. Jest ona mniejsza niż średnica zawracania „pomiędzy ścianami”. Średnice zawracania „pomiędzy krawężnikami”, zmierzone przy skręcie kół w lewo i w prawo powinny mieć możliwie zbliżone wartości. Ocena różnicy ich wartości, zależy od doświadczenia diagnosty. Gdy jest nadmierna, świadczy to o niesprawności układu kierowniczego.
Jej wartość zależy od kąta pochylenia koła, kąta pochylenia osi zwrotnicy oraz wartości odsadzenia tarczy koła ET (patrz rys.1). Wartości ramienia działania sił wzdłużnych, zmierzone dla obu kół przednich powinny być możliwie zbliżone. Jeśli nie są, może to być przyczyną trudności w utrzymaniu prostoliniowego kierunku ruchu, szczególnie podczas przyspieszania i hamowania. Wartość ramienia działania sił wzdłużnych, nie jest podawana w danych technicznych pojazdu. Rys.65 (Źródło: Hunter)
7.3. Procedury pomiaru ustawienia nadwozia względem kół lub osi pojazdu
Rys.61 (Źródło: Hunter)
Rys.63 (Źródło: Hunter)
Live Ride Height. Procedura pomiaru, w płaszczyźnie prostopadłej do nawierzchni drogi, w której leży oś obrotu koła, odległości dolnego obrzeża wnęki koła od osi obrotu koła (rys.66a). Do wykonania tych pomiarów konieczny jest montaż głowic pasywnych na nadwoziu, nad każdym z kół (rys.66b).
Dodatek techniczny
9
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
7.5. Pomiar zbieżności i kąta pochylenia koła przy obniżonym lub podniesionym nadwoziu
Rys.66 (Źródło: Hunter)
SBDA (Suspension Body Dimension Audit). To trójwymiarowa prezentacja (rys.67):
• położenia nadwozia, w płaszczyźnie pionowej, względem osi obrotu kół;
• kątów nachylenia nadwozia względem osi pojazdu.
Rys.69 Oznaczenia na rysunku: 1 - środek osi tylnej; 2 - środek osi przedniej; 3 - oś geometryczna podwozia; 4 - płaszczyzna symetrii nadwozia pojazdu. (Źródło: Hunter)
• przesunięcie w płaszczyźnie poziomej nadwozia, względem środka osi przedniej, jest to odległość środka osi przedniej 1 od płaszczyzny symetrii nadwozia pojazdu 4; rozróżniamy wartość dodatnią PPNP(+) (rys.69a) i ujemną PPNP(-) (rys.69b);
• przesunięcie w płaszczyźnie poziomej nadwozia, względem środka osi tylnej, jest to odległość środka osi tylnej 2 od płaszczyzny symetrii nadwozia pojazdu 4; rozróżniamy wartość dodatnią PPNT(+) (rys.69c) i ujemną PPNT(-) (rys.69d). Kąt odchylenia nadwozia w płaszczyźnie poziomej. Jest to kąt (rys.70) pomiędzy osią geometryczną podwozia 3, a płaszczyzną symetrii nadwozia pojazdu 4. Rozróżniamy wartość dodatnią KONP(+) (rys.70a) i ujemną KONP(-) (rys.70b) tej wielkości.
W rozdziale 3, w części 1 „Dodatku technicznego” o geometrii kół i osi, omówiłem przykłady zmian ustawienia kół, przy zmianie położenia koła względem nadwozia. Prezentowane urządzenie firmy Hunter, umożliwia pomiar tych wielkości przy obniżonym lub podniesionym nadwoziu samochodu. Do obniżania nadwozia służy przyrząd 1 (rys.72) opierany o dolną część najazdów kanału lub podnośnika. Taśma 2, tego przyrządu jest mocowana do odpowiednio solidnego elementu podwozia. W samochodzie prezentowanym na ilustracji, taśma 2 była zamocowana do ramy pośredniej podwozia 3. Wysokość nadwozia względem podłoża jest zmniejszana, przez przesuwanie w dół taśmy, za pomocą śruby 4. Do podnoszenia nadwozia, jest wykorzystywany podnośnik tzw. kanałowy.
Rys.74 Wykresy prezentują, dla różnych wysokości nadwozia względem podłoża, wartości: rys.a - zbieżności połówkowej kół; rys.b - zbieżności sumarycznej (całkowitej). Na wykresach są zaznaczone zakresy tolerancji (Toler.) dla mierzonych wielkości. Oznaczenia na rysunku: WP - wysokość początkowa nadwozia, czyli wysokość, od której nadwozie było podnoszone lub opuszczane; P - zakres podnoszenia nadwozia; O - zakres obniżania nadwozia. (Źródło: Hunter)
Rys.67 (Źródło: Hunter)
Symmetry Angle Measurements. Procedura pomiaru i prezentacji wielkości informujących o liniowym (rys.68a) lub kątowym (rys.68b) ustawieniu kół i osi pojazdu względem siebie.
Rys.72 [Informacja - rysunek nie ma podpisu; proszę tylko wstawić numer rysunku]
Rys.70 Oznaczenia na rysunku: 1 - środek osi tylnej; 2 - środek osi przedniej; 3 - oś geometryczna podwozia; 4 - płaszczyzna symetrii nadwozia pojazdu. (Źródło: Hunter)
Rys.68 (Źródło: Hunter)
Wystawanie nadwozia względem koła. Jest to odległość WNK (rys.71), mierzona w płaszczyźnie prostopadłej do nawierzchni drogi, w której leży oś obrotu koła, pomiędzy powierzchnią boczną 1 obrzeża wnęki koła a płaszczyzną 2, równoległą do płaszczyzny symetrii koła i styczną do zewnętrznej powierzchni opony.
7.4. Wielkości informujące o ustawieniu nadwozia względem kół lub osi pojazdu Pomiary wartości wszystkich wielkości, przedstawionych w tym podrozdziale, są możliwe tylko przy wykorzystaniu głowic pasywnych, zamontowanych na nadwoziu, nad każdym z kół (3, rys.53 i rys.66b). Przesunięcie nadwozia w płaszczyźnie poziomej. Rozróżniamy dwie wielkości (rys.69):
10
Dodatek techniczny
Rys.73 Wykresy prezentują, dla różnych wysokości nadwozia względem podłoża, wartości: rys.a - kątów pochylenia kół (PK) osi przedniej; rys.b - różnicy kątów pochylenia kół oraz, wynikające z różnicy kątów pochylenia kół osi przedniej, odchylenie od prostoliniowego toru ruchu osi przedniej. Na wykresach są zaznaczone zakresy tolerancji (Toler.) dla mierzonych wielkości. Oznaczenia na rysunku: WP - wysokość początkowa nadwozia, czyli wysokość, od której nadwozie było podnoszone lub opuszczane; P - zakres podnoszenia nadwozia; O - zakres obniżania nadwozia. (Źródło: Hunter)
Urządzenie Hunter WA130 mierzy, przy różnych wysokościach nadwozia względem podłoża, wartości zaprezentowane na rys.73 i 74. Takie pomiary można wykonywać przykładowo w trzech sytuacjach:
• jeśli
chcemy poznać ustawienie kół pojazdu w stanie dużego załadowania;
• jeśli chcemy poznać jak zmieni się ustawienie kół pojazdu, po montażu np. sprężyn zawieszenia o mniejszej wysokości, co pozwoli jeszcze przed ich montażem ocenić, czy przy obniżonym zawieszeniu, wartości kątów zbieżność lub pochylenia kół będą w zakresie tolerancji czy nie (będzie trzeba wówczas użyć elementów specjalnych do regulacji ustawienia kół);
7.6. Procedury regulacyjne wielkości charakterystycznych dla geometrii kół i osi pojazdu w samochodach tuningowanych Ponadstandardowe czynności regulacyjne oferuje programie o nazwie Win Align Tuner (rys.75). Umożliwiają one:
• uzyskanie równomiernego zużycia opon celem przedłużenia ich „żywotności”;
• zapewnienie lepszego prowadzenia i uzyskanie wyższych osiągów samochodom tuningowanym, w których np. obniżono wysokość zawieszenia.
• przy Rys.71 Oznaczenia na rysunku: 1 - powierzchnia boczna obrzeża wnęki koła; 2 - płaszczyzna równoległa do płaszczyzny symetrii koła, styczna do zewnętrznej powierzchni opony. (Źródło: Hunter)
regulacji ustawienia kół pojazdu z obniżonym zawieszeniem, której celem jest uzyskanie zmian wartości kątów zbieżności i pochyleń w zakresie tolerancji, dla zakresu ugięcia zawieszenia, występującego w warunkach eksploatacyjnych.
Rys.75 (Źródło: Hunter)
Dodatek techniczny 11
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
8. Procedury kalibracyjne powiązane z regulacją ustawienia kół pojazdu Poznamy (w skrócie) procedury kalibracyjne, które powinny być wykonywane po regulacji ustawienia kół w pojazdach z określonymi układami. Są one już wykonywane w serwisach autoryzowanych. Ilość pojazdów z układami, których te procedury dotyczą, będzie rosnąć. Pracownik serwisu, który przystąpi do regulacji ustawienia kół w takim pojeździe, powinien wiedzieć o tych procedurach. Jeśli nie może ich wykonać, powinien ograniczyć się tylko do pomiarów ustawienia kół - bez regulacji. Wykonanie regulacji ustawienia kół, bez wykonania koniecznych w danym pojeździe kalibracji, może spowodować nieprawidłową pracę tych układów, których te kalibracje dotyczą.
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
Możliwe jest określenie ich odległości, prędkości poruszania się oraz kąta położenia w stosunku do pojazdu z zamontowanym radarem. Przykładowo radar LRR3 firmy Bosch, wykorzystuje wiązkę promieniowania o częstotliwości od 76 do 77 GHz. Wiązka o kącie rozsyłu 30°, umożliwia kontrolę przestrzeni przed pojazdem w zakresie od 0,5 do 250 m, oraz rozróżnienie do 32 obiektów znajdujących się przed nim. Radar 1 (rys.78) o takiej konstrukcji jest montowany np. w zderzaku samochodów firmy Audi 2 (rys.78). Rys.76 (Źródło: Hunter)
Firma Hunter oferuje moduł o nazwie CodeLink (rys.76b), który umożliwia zerowanie czujnika kąta skrętu kierownicy, między innymi w samochodach marek: Audi, BMW, Lexus, Mini, Toyota, Volkswagen. Moduł CodeLink 1 (rys.77), jest przyłączany do gniazdka diagnostycznego pojazdu i może komunikować się bezprzewodowo z urządzeniem 2 do pomiaru geometrii kół i osi. Procedura zerowania czujnika kąta skrętu kierownicy, wykonywana modułem CodeLink, przebiega w ten sam sposób, niezależnie od marki pojazdu i jest częścią programu do pomiarów i regulacji ustawienia kół i osi.
Rys.78 (Źródło: Audi AG)
Radar o innej konstrukcji, jest montowany w aktualnym modelu samochodów VW Golf 1 (rys.79a). Wykorzystuje on 5 strumieni laserowych (dlatego jest nazywany również lidarem), które lokalizują pojazdy 2 przed pojazdem z radarem. Źródło promieniowania laserowego 3 (rys.79b) i odbiornik odbitych strumieni laserowych, są zamontowane za przednią szybą, na wysokości lusterka wewnętrznego.
Aby radar mógł pracować prawidłowo, przy jeździe na wprost musi się on patrzeć przed siebie. Oś wiązki promieniowania wysyłanego przez radar musi być równoległa do osi geometrycznej jazdy. Aby tak było, podczas kalibracji, ustawienie radaru jest więc regulowane w stosunku do osi geometrycznej jazdy. Położenie osi geometrycznej jazdy jest wyznaczane przez dwie kamery 2, które śledzą ustawienie głowic pasywnych zamontowanych na kołach tylnych (kierunek 3, rys.81).
8.1. Zerowanie czujnika kąta skrętu kierownicy, układu stabilizacji toru jazdy W samochodach wyposażonych w układ stabilizacji toru jazdy (ESP, DSC, ESC, VDC):
• zaleca się po każdej regulacji ustawienia kół i osi; • jest konieczne po każdej regulacji ustawienia kół i osi, podczas której była regulowana zbieżność kół tylnych pojazdu; zerowanie czujnika kąta skrętu kierownicy. Gdy samochód jedzie na wprost, ten czujnik musi informować sterownik układu stabilizacji toru jazdy, o tym, że kąt skrętu kierownicy jest równy zero. Oczywiście również kierownica powinna być ustawiona do jazdy na wprost, co gwarantuje, że przy jeździe na wprost nie pracuje układ jej wspomagania. Wykonanie zerowania czujnika kąta skrętu kierownicy jest możliwe przy wykorzystaniu „fabrycznego” lub porównywalnego z nim testera układów elektronicznych, dla pojazdu danej marki (rys.76a). Rzadko jednak nawet serwis wykonujący również diagnostykę silników, posiada testery odpowiednie dla pojazdów różnych marek. Ponadto każdy z „fabrycznych” testerów ma specyficzny dla danej marki przebieg procedury takiej kalibracji.
12
Dodatek techniczny
Rys.77 (Źródło: Hunter)
8.2. Kalibracja radaru adaptacyjnego tempomatu Adaptacyjny tempomat, oznaczany skrótami ACC lub ADR, to układ, który automatycznie, dla aktualnej wartości współczynnika tarcia nawierzchni drogi (układ szacuje ją):
• utrzymuje zadaną przez kierowcę prędkość jazdy, jeśli odległość od poprzedzającego pojazdu jest większa od minimalnej bezpiecznej odległości;
• zmniejsza prędkość pojazdu, dla utrzymania minimalnego bezpiecznego odstępu od pojazdu poprzedzającego;
• zwiększa prędkość pojazdu, maksymalnie do wartości zadanej przez kierowcę, jeśli odległość od poprzedzającego pojazdu jest większa niż minimalna bezpieczna odległość, od poprzedzającego pojazdu. „Okiem” adaptacyjnego tempomatu jest radar, który obserwuje obiekty znajdujące się przed pojazdem.
Rys.80 Elementy zestawu do warsztatowej kalibracji adaptacyjnego tempomatu oraz asystenta pasa ruchu, samochodów VW i Audi: 1 - tablica do kalibracji asystenta pasa ruchu (przyrząd VAS 6430/4); 2 - gniazdo do montażu kamer, które obserwują głowice pasywne zamontowane na kołach tylnych pojazdu (patrz rys.81); 3 - rama przyrządu do kalibracji (przyrząd VAS 6430/1); 4 - urządzenie laserowe do kalibracji radaru laserowego (lidaru) adaptacyjnego tempomatu samochodów VW (przyrząd VAS 6430/2); 5 - odbłyśnik lustra do kalibracji radaru adaptacyjnego tempomatu samochodów Audi (przyrząd VAS 6430/3). (Źródło: Volkswagen AG)
Rys.79 (Źródło: Volkswagen AG)
Regulacja zbieżności kół tylnych pojazdu, jest jedną z czynności, po której konieczna jest tzw. „warsztatowa” kalibracja radaru adaptacyjnego tempomatu. W tym celu konieczne jest użycie przyrządu zaprezentowanego na rys.80. Umożliwia on kalibrację radaru adaptacyjnego tempomatu, zarówno samochodów firmy Audi (służy do tego przyrząd nr 5, rys.80), jak i samochodów VW (służy do tego przyrząd nr 4, rys.80). Bazą do kalibracji radarów obu typów jest oś geometryczna jazdy (patrz pkt.2.6., w cz.1 tego „Dodatku technicznego”), którą wyznacza zbieżność kół osi tylnej. Ta oś wyznacza kierunek ruchu podwozia samochodu. Kierunek ten może jednak nie leżeć w płaszczyźnie symetrii nadwozia. Wówczas, przy jeździe na wprost, nadwozie jest ustawione skośnie do osi geometrycznej jazdy. Dla kierowcy jest to niezauważalne, ale radarowi, takie skośne ustawienie nadwozia, uniemożliwia prawidłową pracę.
Rys.81 Stanowisko do warsztatowej kalibracji radaru adaptacyjnego tempomatu: 1 - zestaw do kalibracji (rys.80); 2 - kamery; 3 - obserwacja przez kamery głowic pasywnych zamontowanych na kołach tylnych, celem wyznaczenia osi geometrycznej jazdy. Stanowisko z takim samym wyposażeniem, i dodatkowo z możliwością pomiaru położenia nadwozia względem podłoża, służy do warsztatowej kalibracji asystenta pasa ruchu. (Źródło: Hunter)
Dodatek techniczny 13
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
9. Ocena współpracy opon z nawierzchnią drogi, na podstawie pomiarów ich temperatur
8.3. Kalibracja kamery asystenta pasa ruchu Asystent pasa ruchu, nazywany Spurhalteassistent lub oznaczany skrótem (z j.ang) LDW, ma za zadanie: 1. rozpoznanie pasa ruchu, na podstawie pasów malowanych na jezdni; 2. samoczynne korygowanie kierunku jazdy samochodu, celem utrzymania samochodu na pasie ruchu, a jeśli to działanie nie jest wystarczające, to ostrzeżenie kierowcy o konieczności korekty toru ruchu pojazdu; 3. wykrycie, że kierowca nie trzyma rąk na kierownicy.
Rys.83 Rysunki o numerach: a - nr S418_028; b - nr S418_033, pochodzą z zeszytu szkoleniowego „Selbststudienprogramm 418” pt. „Der Spurhalteassistent, Konstruktion und Funktion”, firmy Volkswagen AG.
• regulacja zbieżności kół tylnych pojazdu; • wykonaniu prac przy pojeździe, które zmieniły wysokości Rys.82 (Źródło: Volkswagen AG)
Droga jest obserwowana przez kamerę 1 (rys.82) umieszczoną za przednią szybą, na wysokości lusterka wewnętrznego. Obserwuje nawierzchnię drogi w odległości od 5,5 do 60 m przed samochodem. Kamera 1 widzi obraz przedstawiony na rys.83a. Potrafi ona rozróżnić 4096 stopni szarości (oko ludzkie rozróżnia od 100 do 120 stopni szarości). Rejestruje 25 obrazów na sekundę (oko ludzkie może zarejestrować do 9 obrazów, które mogą zostać przeanalizowane). Dzięki tym cechom kamery, obróbka cyfrowa przekazanego przez nią obrazu nawierzchni drogi, umożliwia zidentyfikowanie linii 2 na niej namalowanych (rys.83b), co z kolei umożliwia wyznaczenie środka pasa ruchu 3. Jeśli asystent pasa ruchu pracuje w trybie aktywnym, o czym kierowca jest informowany symbolem w zestawie wskaźników 2 (rys.82), silnik elektrycznego układu wspomagania kierownicy 3, zmienia ustawienie kół przednich tak, aby utrzymać samochód na środku pasa ruchu 4. Jeśli asystent pasa ruchu nie może sprostać temu zadaniu, kierowca jest informowany o konieczności wykonania przez niego korekty toru jazdy. Układ ten wymaga wykonania tzw. kalibracji statycznej, nazywanej również kalibracją „warsztatową”. Wymagana jest ona po:
14
Dodatek techniczny
nadwozia względem podłoża. Do kalibracji asystenta pasa ruchu służy tablica 1 (rys.80), zamontowana na ramie 3. Stanowisko do wykonania tej kalibracji jest podobne do stanowiska do kalibracji radaru adaptacyjnego tempomatu (rys.81). Urządzenie do pomiaru geometrii kół i osi służy do wyznaczenia osi geometrycznej jazdy, na podstawie zbieżność kół osi tylnej. wymagane jest również określenie położenia nadwozia względem podłoża, przez pomiar wymiaru X (patrz rys.49) dla każdego z kół. Wymiary X mierzy diagnosta lub, jeśli to możliwe, urządzenie do pomiaru geometrii kół i osi - przykładowo, z pomocą dodatkowych głowic pasywnych 3 (rys.53). Informacje o: położeniu osi geometrycznej jazdy oraz o położeniu nadwozia względem podłoża, są – przykładowo w samochodach marki VW, wprowadzane z pomocą testera VAS 5052 lub VAS 5051B do sterownika asystenta pasa ruchu, celem określenia:
• wysokości położenia kamery; • kątów: obrotu w płaszczyźnie poziomej, nachylenia wzdłużnego oraz poprzecznego kamery. Po wykonaniu „warsztatowej” - statycznej kalibracji kamery asystenta pasa ruchu, układ podczas jazdy przeprowadza automatycznie kalibrację dynamiczną. Nie zastępuje ona kalibracji „warsztatowej” - statycznej.
Zakresy wartości wielkości charakterystycznych dla ustawienia kół, wymagane przez producenta pojazdu, są przez niego określone. W typowych dla pojazdu warunkach eksploatacji, gwarantują one prawidłowe zachowanie samochodu na drodze, przy prawidłowym i możliwie niskim zużyciu opon (to również zależy od stylu jazdy kierowcy). Może się jednak zdarzyć, że w rzeczywistych warunkach eksploatacji, z względów trudnych w warunkach warsztatowych do wykrycia, powyższe założenia nie są spełnione. Również po zmianach konstrukcyjnych w zawieszeniu, lub gdy pojazd ma być używany w zawodach sportowych, to zależnie od dyscypliny (rajdy, wyścigi płaskie, górskie, slalom, drifting) konieczne są inne niż standardowe ustawienia kół pojazdu. Pomiar geometrii kół i osi pojazdu na stanowisku pomiarowym w serwisie, nie oddaje ich rzeczywistego ustawienia podczas ruchu pojazdu, ponieważ nie towarzyszą im siły występujące podczas ruchu pojazdu, szczególnie np. podczas jazdy w zakręcie. Może być więc wskazana dodatkowa regulacja ustawienia kół, na podstawie:
• oceny zachowania pojazdu na drodze; • pomiarów głębokości bieżnika; • pomiarów temperatury bieżnika. Szerzej opiszę ostatnią z wymienionych metod. Różnice temperatur bieżnika opony, zmierzonych po stronie zewnętrznej, w środku i po stronie wewnętrznej, wskazują na różne obciążenia działające na jego poszczególne części. Obciążenie może być w niektórych miejscach bieżnika nadmierne, a w innych za małe, dla uzyskania prawidłowej współpracy opony z nawierzchnią. Powoduje to również nierównomierne zużycie opony. Przed rozpoczęciem testu drogowego, zakończonego pomiarem temperatur opon, należy wybrać jego cel: 1. zwiększenie żywotności opon; 2. poprawa zachowania samochodu na drodze (w sporcie samochodowym jest ono zależne od preferencji zawodnika i stylu jazdy). Jeśli celem testu drogowego jest zwiększenie żywotności opon, to powinien być on wykonany na odcinku drogi,
o możliwie małym natężeniu ruchu, nawierzchni w dobrym stanie, z dużym udziałem odcinków prostych, o łagodnych zakrętach. Podczas jazdy należy jechać łagodnie, unikając nadmiernego obciążania opon. Jeśli celem testu drogowego jest poprawa zachowania samochodu na drodze, to powinien być on wykonany na zamkniętym torze, o nawierzchni w dobrym stanie. Powinna być wytyczona możliwie duża ilość bramek slalomu i zakrętów, tak aby ilość skrętów w lewą i prawą stronę była zbliżona do siebie. Kolejne przejazdy powinny być wykonywane w porównywalny sposób. Test drogowy, zakończony pomiarem temperatury opon, wykonujemy w opisany poniżej sposób. 1. Rozmawiamy z użytkownikiem pojazdu, aby określić jego oczekiwania. Uwzględniając je, określamy cel wykonania testu oraz ukształtowanie odcinka testowego. 2. Sprawdzamy stan techniczny pojazdu. 3. Mierzymy ciśnienie powietrza w oponach. Pomiar należy wykonywać dla opon zimnych (przynajmniej 1 godzina po ostatniej jeździe, lub po przejechaniu odcinka nie dłuższego niż ok. 1600 m). Jeśli wykorzystywane jest ogumienie o średnicy i szerokości właściwej dla danego pojazdu, to ciśnienie powietrza powinno być zgodne z zaleceniami procenta pojazdu. Opony o innej średnicy i szerokości mogą wymagać innej wartości ciśnienia. Przykładowo opona większej szerokości lub średnicy ma większą powierzchnie styku z podłożem, dlatego może być konieczne obniżenie ciśnienia w oponie - o ile? To podpowie pomiar temperatury opon po teście. 4. Wykonujemy test drogowy. 5. Zatrzymujemy pojazd i zaciągamy hamulec ręczny. 6. Z pomocą bezkontaktowego termometru (pirometru) wykonujemy dla każdej opony 3 pomiary temperatury bieżnika; po stronie zewnętrznej, w środku i po stronie wewnętrznej. 7. Proszę zinterpretować wyniki pomiarów. Pomocne mogą być informacje z tabeli nr 3 (patrz str. 16).
10. Elementy do regulacji ustawienia kół Są ich dwa rodzaje: 1. standardowe - przewidziane przez producenta samochodu do regulacji określonych wielkości, charakterystycznych dla ustawienia kół; 2. niestandardowe - umożliwiające regulację określonych wielkości, charakterystycznych dla ustawienia kół, mimo że producent samochodu nie przewidział takiej możliwości.
Dodatek techniczny 15
Geometria kół i osi pojazdu – cz. 2
Tabela 3
Interpretacja wyników pomiarów temperatury opon po teście drogowym i postępowanie w ich następstwie Wynik pomiaru temperatury opon
Postępowanie w celu usunięcia przyczyny
Temperatura krawędzi opony niższa niż jej środka
Zmniejszenie ciśnienia w oponie
Temperatura krawędzi opony wyższa niż jej środka
Zwiększenie ciśnienia w oponie
Temperatura wewnętrznej krawędzi opony wyższa niż jej krawędzi zewnętrznej
Zmniejszenie wartości ujemnego lub zwiększenie wartości dodatniego kąta pochylenia koła
Temperatura zewnętrznej krawędzi opony wyższa niż jej krawędzi wewnętrznej
Zwiększenie wartości ujemnego lub zmniejszenie wartości dodatniego kąta pochylenia koła. Zmniejszenie wartości dodatniego lub zwiększenie wartości ujemnego kąta zbieżności połówkowej koła. Zmniejszenie ciśnienia w oponie.
Średnia temperatura opony poniżej zakresu zalecanego
Zmniejszenie szerokości opony. Zmniejszenie sztywności stabilizatora lub lub sprężyn zawieszenia.
Średnia temperatura opony powyżej zakresu zalecanego
Zwiększenie szerokości opony. Zwiększenie ciśnienia w oponie. Zwiększenie sztywności stabilizatora lub sprężyn zawieszenia.
Średnia temperatura opon przednich wyższa niż opon tylnych
Samochód o charakterystyce podsterownej - możliwa zmiana ustawienia kół pojazdu dla zmiany charakterystyki pojazdu w kierunku neutralnej lub nadsterownej (zależnie od pożądanego zachowania pojazdu)
Średnia temperatura opon przednich niższa niż opon tylnych
Samochód o charakterystyce nadsterownej - możliwa zmiana ustawienia kół pojazdu dla zmiany charakterystyki pojazdu w kierunku neutralnej lub podsterownej (zależnie od pożądanego zachowania pojazdu)
Elementy niestandardowe należy stosować wówczas, jeśli pomiar wykaże, że wartość określonej wielkości jest po za jej wymaganym zakresem. Niestandardowe elementy regulacyjne dzielimy na: 1. uniwersalne - przeznaczone dla różnych marek i modeli samochodów, o określonej konstrukcji zawieszenia - przykład rys.84a i b; 2. dedykowane - przeznaczone dla określonego modelu samochodu - przykład rys.84c. Standardowe i niestandardowe elementy regulacyjne geometrii ustawienia kół, są produkowane przez amerykańską firmę Specialty Products Company, dla samochodów eksploatowanych (produkowanych lub importowanych) w Europie i USA. Wszystkie posiadają wymagane atesty. Zapraszam do odwiedzania następujących stron internetowych, celem poznania oferty elementów regulacyjnych: • dla samochodów osobowych i dostawczych - www.specprod.com; • do samochodów z modyfikowanymi zawieszeniami - www.spcperformance.com; • dla samochodów przeznaczonych do sportu - www.lightracing.com. Na stronie internetowej www.spcalignment.com znajdują się różne informacje o pomiarach i regulacji ustawienia kół. Decyzję o zakupie jakiegoś elementu w firmie Wimad sugeruję poprzedzić sprawdzeniem: • czy jest ona odpowiednia również dla europejskiej wersji danego modelu samochodu; • którą z wielkości ustawienia kół, można regulować w określonym modelu samochodu i w jakim zakresie.
16
Dodatek techniczny
Rys.84 Przykłady niestandardowych elementów regulacyjnych: rys.a - śruba mimośrodowa do regulacji kąta pochylenia koła, zawieszonego na kolumnie resorującej (McPherson); rys.b - uniwersalne podkładki „EZ SHIM” 1, do regulacji kątów zbieżności połówkowej i pochylenia koła tylnego, montowane pomiędzy wahacz koła tylnego lub belkę osi tylnej 1, a kołnierz 3 czopa piasty i tarczę 4 mocującą hamulca bębnowego; rys.c - niestandardowe, górne mocowanie 5 kolumny McPherson zawieszenia przedniego koła samochodu Mini Cooper/CooperS, umożliwiające regulację kąta pochylenia koła oraz kąta wyprzedzenia osi zwrotnicy. (Źródło: Specialty Products Company.)