某載貨車轉向盤偏轉問題分析與改進

王定華

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某載貨車轉向盤偏轉問題分析與改進

王定華

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

通過對懸架與轉向拉桿的跳動干涉分析，解決了某載貨車在裝載過程中出現的轉向盤偏離中間位置的轉動問題，最后結合轉向盤自由轉角，給出了懸架與轉向拉桿跳動干涉值要求。

轉向盤；偏轉；分析與改進

CLC NO.:U463.4Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)07-30-03

1、問題來源

用戶反饋某載貨車在使用中出現加載后轉向盤偏離中間位置的轉動問題，在駕駛過程中轉向盤遮擋儀表視線，并且轉向后回正過程中不易判斷輪胎是否處于直行位置，高速行駛時操縱性差，安全性降低，駕駛容易疲勞。

通過整車加載試驗進行故障再現，隨著加載量增加，轉向盤偏轉量逐漸增大，板簧壓平狀態（滿載）時，偏轉角度達到23.9°，繼續加載，板簧逐漸反弓，偏轉角度變小。

2、問題分析與改進

2.1 FTA分析

根據故障信息，進行FTA分析并結合加載試驗，如圖1所示，很快得出唯一影響因素：加載時鋼板彈簧變形，帶動直拉桿運動，該運動傳遞到轉向管柱所致。

2.2 懸架與直拉桿跳動干涉校核

2.2.1 校核方法

校核懸架與直拉桿跳動干涉校核可采用解析法與作圖法。目前實際使用中一般采用作圖法[1]，作圖方法如下圖2：先在側視圖上畫出轉向器及轉向桿系與縱置鋼板彈簧的相對位置。當前輪上、下跳動時，轉向節臂球銷中心A1要沿著鋼板彈簧主片中心C所決定的軌跡運動。鋼板彈簧主片中心C的擺動中心O1，其坐標位置為在縱向與卷耳中心相距Le/4(Le為卷耳中心到前U行螺栓中心的距離)，在高度方向

上，與卷耳中心相距e/2(e為卷耳半徑)。由于C點與A1點一起作平移運動，故有了擺動中心后，作出平行四邊形O1 O2 A1C。O2點就是A1點的擺動中心，其運動軌跡為圓弧JJ’。因為A1點又是縱拉桿上的端點，所以A1點又繞轉向搖臂下端球頭銷中心B1點擺動，其運動軌跡為圓弧KK’。過A1點作垂線NN’，并從A1點向上截取距離為懸架動撓度fd的點，向下截取距離為懸架靜撓度fC的點。通過這兩點作水平線與圓弧JJ’和KK’分別交于G、H、G’和H’四點。GH和G’H’即為運動不協調造成的軌跡偏差，根據相關資料[2]，上述方法稱作“SAE圓弧法”，在校核時鋼板彈簧主片中心C取板簧伸直時的位置。

2.2.2 校核結果與分析

板簧設計弧高如下表：

表1

按上述校核方法校核，靜撓度行程干涉量8.18，動撓度行程干涉量2.15。如下圖3。

由于轉向機構存在的間隙的抵消作用，懸架跳動造成的轉向機構干涉運動量傳遞到轉向盤，造成的轉向盤轉動角度會有所減小，由于車輛靜止，輪胎與地面摩擦系數大，駕駛輪胎轉動角度為零，則有：

其中，θ1——轉向盤最終轉動角度；

θ2——不考慮轉向間隙的轉向盤轉動角度；

θ3——轉向盤單側自由轉角

其中，σ——干涉量，l——垂臂長度，i——轉向器角傳動比

轉向盤自由轉角為轉向系總間隙的體現。最新版的GB7258《機動車運行安全技術條件》中要求轉向盤自由轉角不得超過15°。該車轉向盤自由轉角實測為14°，假設左右各7°，即θ3=7°，進行計算，如下表：

表2

估算出的轉向盤轉動角度為35.57°。與實測值差別較大。

分析跳動干涉校核過程發現，靜撓度行程是從板簧零載荷到滿載，而加載測量是從板簧空載到滿載行程，兩者行程不一致。重新校核從空載到滿載干涉量為5.6。如下圖。

估算出的轉向盤轉動角度為22.14°。與實測值較為接近。

表3

2.3改進

調整B1點位置或A1點均能改善跳動干涉量，但調整B1點位置涉及到轉向器位置的調整，變動較大；另一方面，根據相關資料[3]，考慮制動時板簧變形干涉，A1點處于C點下方較為合理，也較容易實現。

因此，結合整車的布置，將前橋轉向彎臂上的直拉桿球銷錐孔反向，實現A1點處于主片中心下方，如圖5。

在該狀態下校核跳動干涉如圖6：

Analysis and Improvement of the steeringwheel deflection for a lorry

Wang Dinghua
（Anhui Jianghuai Automobile Co.,Ltd., Anhui Hefei 230601）

With the interference analysis between suspension and drag link, the steeringwheel deflection when a lorry loaded, is solved. At the end, according to steeringwheel free angle , interference benchmark between suspension and drag link is gived.

steeringwheel；deflection；analysis and improvement

U463.4

A

1671-7988(2014)07-30-03

王定華，工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。