轉彎直徑影響因素及優化方案討論

王海峰，張雷，邵文彬

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

轉彎直徑影響因素及優化方案討論

王海峰，張雷，邵文彬

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要講述已量產整車產品優化最小轉彎直徑的可行性方法及注意事項。主要目的是為設計人員提供解決類似問題的設計參考，以便其更快更好的完成工作。

C-EPS；最小轉彎直徑

CLC NO.:U463.44+4Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)06-84-02

前言

在整車產品研發過程中經常會出現對已量廠車輛的某項性能進行優化的工作，此時因為車輛的整體參數及部件都已定型，少量的變更機會導致周邊部件結構進行大量變更，造成大量成本產生。此時就需要設計人員對所有變更方案進行取舍，以便確定性價比最高方案。本文將就實際發生的一款量產車型后期最小轉彎直徑優化工作進行講述，以便設計人員就解決相似問題是予以參考。

1、轉彎直徑理論計算

為解決整車最小轉彎直徑問題，首先必須在轉彎直徑計算公式上下手。

通過公式可知，影響整車轉彎直徑的主要參數為整車的輪距W、軸距L、主銷距K(主銷接地點之間的距離)、主銷偏距、外輪轉角α和內輪轉角β。

首先需要對這些影響因素進行初步篩選，篩選原則將遵循改進效果明顯和變更成本較小的原則。

圖1

2、下面將對轉彎直徑的各個影響因素進行詳細分析

1）通過更改整車軸距大小來改善轉彎直徑；

根據公式換算：

在現有車型參數下，軸距每減小 100mm轉彎直徑可以降低 0.3m左右，改善效果明顯。但此方案涉及大量設計變更，整個車身造型都需進行改動。

2）通過減小輪距來來改善轉彎直徑；

圖2

根據公式換算：

在現有車型參數下，輪距每減小 100mm轉彎直徑可以降低 0.1m左右，改善效果不明顯，而且此方案會導致懸架整體結構發生變化，更會對懸架KC特性產生不利影響。 少量移動沒有效果；大量移動將涉及大量設計變更。

3）通過更改主銷偏移距來減小轉彎直徑；

圖3

現市場車型主銷偏移距皆在±30mm之內，而此量廠車型主銷偏移距為-10mm

主銷偏移距單位為 mm，對轉彎直徑影響較小，改動空間不大；而且此改動對懸架性能影響較大。

4）通過更改車輪轉角來減小轉彎直徑；

根據公式換算：

在現有車型參數下，車輪轉角增大，都會對轉彎直徑造成較大影響。車輪內外輪轉角沒增大 1°，轉彎直徑可以降低0.3m左右。

而且此種方案對周邊結構影響較小，是比較理想的改進手段。通常而言更改車輪轉角的方案有兩種；1.增大齒條行程；2.改變轉向梯形結構。其中更改齒條行程相對簡單，只需考慮物理上的空間避讓即可；而改變轉向梯形結構需要考慮懸架KC特性，需要重點考慮懸架性能影響。

3、案例分析

下文將通過一個實例來具體講述在實際開發中可能遇到的問題。

例：現有一款量產車輛，轉彎直徑在13m左右。根據項目目標要求，轉彎直徑需要降低到12.4m以內。現根據如下步驟進行項目改進工作。

工作一：車輪跳動空間校核

圖4

車輪內外轉角的增大會導致輪胎與車身縱梁的間隙變小（某些極限工況下可能會導致干涉）。經數模模擬驗證及實車驗證車輪包絡與縱梁沒有干涉風險，縱梁無需更改。

工作二：轉向器齒條行程空間校核

轉向器齒條行程受自身物理結構影響，在不考慮大量模具更改的前提下，此車型齒條行程可單邊增大2mm。

圖5

工作三：轉向梯形更改校核

1）轉向器軸線位置空間移動，由此改變車輪運動關系，增大車輪轉角。

由KC分析可知，轉向器內球頭硬點沿X向移動10mm后（轉彎直徑降低0.3m），前輪前束變化量3.75°，不能滿足要求（要求前束變化量＜0.5°）。

圖6

注：轉向器軸線移動方向需要根據其與前輪中線的位置關系進行，不能一概而論。

2）更改轉向器外球頭硬點，其目的也是為改變車輪內外輪轉角，并由此改善轉彎直徑。

圖7

通過上述方案實施，此量產車型轉彎直徑降低到 12.3m以下，滿足了項目開發要求。同時此種優化涉及變動量非常少，極大程度上節約了開發成本。

4、總結

量產車型的性能提升受制較多，既要考慮性能，也要考慮成本、周期、影響等等其他因素。本論文可以使讀者初步掌握量產車型改進轉彎直徑的的可行性方案。并為其他性能提升項目的改進提供了一種參考方法。

[1] 參考國標,劉鍵. GB11557《轉向機構對駕駛員傷害》.

[2] 逯海.汽車工程手冊[M].人民交通出版社, 2000. 479～484.

[3] 王望予.汽車設計[M]. 機械工程出版社,2000. 166～193.

The optimization of factors of turning radius

Wang Haifeng, Zhang Lei, Shao Wenbin
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper focuses on feasible optimization of factors of minimum turning radius of mass-produced car. Ln this work, we present a study to provide references for the design of optimized turning radius.

EPS; C-EPS; electric machinery

U463.44+4

A

1671-7988 (2017)06-84-02

王海峰，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.06.028