車輛跑偏的影響因素及控制辦法

趙哲南,王樹剛

(上汽通用東岳汽車有限公司,山東煙臺 264006)

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車輛跑偏的影響因素及控制辦法

趙哲南,王樹剛

(上汽通用東岳汽車有限公司,山東煙臺 264006)

摘要：介紹跑偏的3種類型及評價準則，列舉汽車底盤5大系統中對車輛跑偏有影響的關鍵零部件及其關鍵特性，分析其對跑偏的影響機制，提出常用的控制辦法。選取實際問題解決的典型案例，提出具體解決辦法及對跑偏的改善效果。

關鍵詞：車輛跑偏；輪胎錐度；側偏剛度；總外傾

0引言

車輛跑偏是指正常行駛時車輛偏離原來行駛方向的現象。為維持車輛正常行駛，駕駛員要在方向盤施加額外糾偏力矩，勢必造成駕駛員手部疲勞，帶來不良駕駛感受，且因車輛行駛方向改變，會有一定的安全隱患。

1跑偏類型及評價準則

根據不同的行駛條件，車輛跑偏可分為勻速跑偏、制動跑偏和加速跑偏3類。以勻速跑偏抱怨最為多見。

勻速跑偏表現為車輛在平直路面上勻速行駛時，雙手脫離方向盤，車輛會改變原來行駛方向而偏向一側。確切的評價方法為：當車輛以時速100 km/h行駛于直線的、橫向有1°斜度內的道路上時，測得的維持車輛直線行駛的作用于方向盤上的扭矩小于0.5 N·m。

對于制動跑偏，我國GB7258-2012《機動車運行安全技術條件》行車制動性能檢驗中，乘用車以50 km/h速度實施緊急制動程中，機動車的任何部位(不計入車寬的部位除外)不允許超出寬度為2.5 m的試驗通道的邊緣線。

加速跑偏是汽車在急加速時，車輛出現的瞬時跑偏現象，文中不做討論重點。

2跑偏的影響因素

車輛在行駛過程中受到的在水平面內的側向力或力矩作用，是導致車輛行駛跑偏的直接原因。外部影響因素有路面傾斜、側向風作用、方向盤不居中等。文中主要討論車輛內在因素，有以下幾類：

2.1行駛系統

主要影響因素有胎壓、滾動半徑、PRAT值、錐度、側偏剛度等輪胎參數。

輪胎PRAT值是英文Ply steer Residual Aligning Torque的縮寫，指輪胎殘余回正力矩。因輪胎的胎面花紋和帶束層及簾線的角度的不對稱性而產生恒定的橫向力矩，用于平衡因路面斜度導致的輪胎側偏，由輪胎的自身結構決定的參數，對跑偏有一定影響。PRAT一般取值-3～0 N·m，在設計開發階段確定。

輪胎錐度是因輪胎個體差異導致的輪胎在滾動過程中產生的側向力，是制造偏差所致。輪胎生產出廠前應進行錐度檢測，按錐度大小進行分組，在輪胎的錐度大端側打上不同標識，如紅圈和紅點。裝配時，將標識相同的輪胎裝在同一輛車上，且大端朝外，減小因錐度力差異導致的車輛跑偏。如圖1。

輪胎的側偏特性是由于彈性輪胎存在的“彈性偏離”現象，當車輪行駛遇到側向力時，地面會提供一個側向附著力與之抗衡，即側偏力。輪胎的前進方向偏離原行駛方向，與輪胎旋轉平面呈一定的角度，即側偏角α，見圖2。側偏剛度是單位側偏角增量對應的側向力增量，受輪胎結構及尺寸規格、工作條件影響。當側偏剛度偏小，輪胎對路面、風向、驅動力等的變化敏感，極易導致跑偏。

2.2懸架系統

主要影響因素有前后輪眉高度(如圖3所示)和車輪定位參數，車輪定位參數包括前輪外傾、前輪前束、主銷后傾角、后輪外傾、后輪前束值及其左右差值等。

設計開發前期，應設定合適的輪眉高度及車輪定位參數，并規定左右差值的最大限值。制造環節中受底盤零件及車身尺寸等因素影響，難免會出現波動。日常應進行數據的監控，遇到數據波動及左右分離等不利情況后，及時查找原因，制定合理的控制辦法。

2.3轉向系統

主要影響因素是轉向閥居中性，對于電動助力轉向，主要是轉向角度傳感器或扭矩傳感器的偏差影響。

2.4傳動系統

主要影響因素有左右驅動半軸夾角、扭轉剛度差異。當左右驅動力不一致時，急加速時會出現瞬態的跑偏現象。

2.5制動系統

主要影響因素有左右制動力不均衡、制動角拖滯力矩等。

3問題解決案例

3.1輪胎殘余回正力矩PRAT優化

某車型普遍表現有向右跑偏趨勢，其輪胎的PRAT值要求是(-0.5?1.5)N·m，在換型改進項目中，通過改變輪胎的內部簾線角度及花紋形狀，將PRAT值調整為(-1.5±1.5)N·m，有效改變了向右跑偏趨勢。

3.2輪胎錐度的加嚴控制

對有些車輛，底盤的設計或輪胎對路面比較敏感，跑偏傾向明顯，常用加嚴輪胎錐度分組的辦法進行控制。以某車型為例，輪胎錐度的分組要求為：錐度力0～2.5 N一組，錐度力2.5～5 N為另一組。但仍有5%左右的車輛有跑偏傾向。根據輪胎供應商生產現狀及能力，調整的分組方案是：錐度力0～1.5 N為一組，錐度力1.5～5 N為另一組，并將錐度力小的車輪裝在前輪，以減小轉向輪錐度差異。措施實施后，跑偏比例從5%減少到0.5%，效果顯著。

3.3前輪總外傾控制

前輪總外傾是左外傾與右外傾之差，正值可導致車輛向左跑偏，負值有向右跑偏趨勢。某車型車輛表現為左偏，查看其左右外傾值分布,出現左右分離現象，曲線見圖4。

通過控制車身硬點位置及副車架尺寸、控制臂尺寸及調整減震器與轉向節的安裝孔位置，將前輪總外傾值控制在0附近，左右外傾值趨勢基本吻合，使跑偏問題得到解決。

4結論

車輛跑偏的影響因素多，在排除外部環境及不當操作因素后，一般先從輪胎入手，通過對換，分析其影響程度；其次是測取包括前輪外傾、前輪前束、后輪前束、主銷后傾角在內的車輪定位數據，查看左右趨勢，必要時檢查轉向系統特性。對于制動及加速跑偏，還要重點檢查制動系統及傳動系統的相關零件，由淺及深，針對原因制定正確且簡單易行的控制辦法，使跑偏問題得以控制。

參考文獻:

【1】余志生．汽車理論[M]．5版.北京：機械工業出版社，2009．

Analysis and Solution for Vehicle Pull

ZHAO Zhenan， WANG Shugang

(SAIC General Motors Corporation Limited, Yantai Shandong 264006, China)

Keywords:Vehicle pull; Tire conicity; Cornering stiffness; Cross camber

Abstract:Three types of vehicle pull and evaluation methods were introduced.The important parts and their key characteristic influencing vehicle pull in five chassis systems were summed.The influencing mechanisms were analyzed. The normal control methods were put forward. Typical cases were chosen and solutions for pull problem were submitted.

收稿日期：2015-12-19

作者簡介：趙哲南，男，本科，工程師，專業方向為車輛工程。E-mail：zhenan_Zhao.sgmyt@saic-gm.com。

中圖分類號:U461.6

文獻標志碼：A

文章編號：1674-1986(2016)03-062-02