一款國產(chǎn)化商用車的轉(zhuǎn)向回正性能分析

謝桃新，虞陽，尤立生

（南京依維柯汽車有限公司，江蘇 南京 210000）

引言

汽車的轉(zhuǎn)向回正性能是指在遭遇外界干擾時，汽車能抵抗干擾而保持直線、穩(wěn)定行駛的能力。國家標(biāo)準(zhǔn)GB17675對汽車轉(zhuǎn)向系提出的基本要求中也規(guī)定：“汽車轉(zhuǎn)向車輪應(yīng)有自動回正能力，以保持汽車穩(wěn)定的直線行駛”。即轉(zhuǎn)向輪在轉(zhuǎn)向力或偶遇外力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，一旦轉(zhuǎn)向力或外力消失，應(yīng)能立即自動回到中央或原來直線行駛的位置。車輛的回正性能是操縱穩(wěn)定性能的一項重要評價指標(biāo)，也是駕駛員的直接感知項。

某款國產(chǎn)化商用車型，在首輪工裝樣車開發(fā)階段， 車輛的轉(zhuǎn)向回正主觀評價分值較低，僅為4-5分，主要表現(xiàn)為兩個方面：

（1）大角度轉(zhuǎn)向回正性能：車輛處于怠速狀態(tài)，向一邊打死方向盤，掛接一檔，雙手松開方向盤，踩下加速踏板使車輛以發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速前進，此時方向盤回正明顯卡滯，且殘留角度大于45°；

（2）小角度轉(zhuǎn)向回正性能：車速保持在 80km/h，給予車輛一個快速小幅度的轉(zhuǎn)向輸入（角度小于 20°），然后迅速松開方向盤，方向盤無明顯的回正趨勢。

1 轉(zhuǎn)向回正的影響因素

基于此款車是引進國外的成熟車型，在歐洲市場已經(jīng)投放多年，客戶均反饋進口車輛的轉(zhuǎn)向回正性能良好。因此可以直接排除設(shè)計硬點的影響因素，主要關(guān)注國產(chǎn)零部件性能對轉(zhuǎn)向回正性能的影響。

車輛的轉(zhuǎn)向回正性能主要與整車狀態(tài)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、前懸架系統(tǒng)與輪胎性能相關(guān)。如圖所示：

2 影響因素的排查

2.1 整車狀態(tài)的核查

檢查車輛的四輪定位參數(shù)，車輛載荷及前后軸荷的分布，測量整車姿態(tài)角。以下為整車車輛的相關(guān)參數(shù)測量值：

表1

經(jīng)測量，該國產(chǎn)化車輛的整車狀態(tài)均符合設(shè)計值且與進口車測量值相當(dāng)，然而進行轉(zhuǎn)向回正性能試驗對比時，該國產(chǎn)化車輛的轉(zhuǎn)向回正性能明顯劣于進口車。因此，可以排除整車狀態(tài)對轉(zhuǎn)向回正性能的影響；

2.2 轉(zhuǎn)向回油性能的檢查

根據(jù)轉(zhuǎn)向油管的檢查報告及轉(zhuǎn)向油泵臺架試驗報告，轉(zhuǎn)向油管的內(nèi)管徑與溢流閥的性能均滿足設(shè)計要求，而且實車檢查轉(zhuǎn)向回油管，無折彎憋死的現(xiàn)象。因此轉(zhuǎn)向回油性能良好，不會造成轉(zhuǎn)向回正性能差。

2.3 轉(zhuǎn)向器球頭性能檢查

轉(zhuǎn)向器球頭的擺動力矩，轉(zhuǎn)動力矩，軸向間隙和徑向間隙均會增加轉(zhuǎn)向的回正力矩，轉(zhuǎn)向器球頭的擺動力矩為2-6Nm，轉(zhuǎn)動力矩≤9Nm，軸向間隙＜0.35 mm（載荷為±3000 N下），徑向間隙＜0.4 mm（載荷為±400 N下），通過臺架試驗檢測，國產(chǎn)轉(zhuǎn)向器球頭的性能參數(shù)與進口件相當(dāng)，具體如下：

表2

從檢測數(shù)據(jù)可以看出，轉(zhuǎn)向器球頭性能不是影響轉(zhuǎn)向回正的因素。

2.4 轉(zhuǎn)向器回正力矩負(fù)荷檢查

轉(zhuǎn)向器回正負(fù)荷可以通過轉(zhuǎn)向器的逆向負(fù)荷試驗進行評價，其評價指標(biāo)為逆向驅(qū)動載荷不能大于450N，波動值不能大于80N，經(jīng)檢測，逆驅(qū)動最大為442.7N，最大波動為71.2N，滿足性能指標(biāo)。性能曲線如下：

圖2

2.5 輪胎性能

輪胎徑向剛度，回正剛度是轉(zhuǎn)向回正的關(guān)鍵因素，基于輪胎性能的技術(shù)復(fù)雜，為了快速排除輪胎對轉(zhuǎn)向回正性能的影響，將進口車與國產(chǎn)車的輪胎進行對換后再開展整車的轉(zhuǎn)向回正性能的主觀評價，結(jié)果顯示，進口車的轉(zhuǎn)向回正性能沒有變差，而國產(chǎn)車的轉(zhuǎn)向回正性能也沒有變好，因此，對于此款車，輪胎不是影響轉(zhuǎn)向回正性能的主要因素。

2.6 轉(zhuǎn)向傳動系轉(zhuǎn)動阻力

轉(zhuǎn)向傳動系由轉(zhuǎn)向管柱，轉(zhuǎn)向傳動軸組成，其中，轉(zhuǎn)向傳動軸為三段式，每段分別由A,B,C三個萬向節(jié)連接，而此三個萬向節(jié)的擺動力矩若太大，將增加轉(zhuǎn)向傳動系的轉(zhuǎn)動阻力，從而直接增大轉(zhuǎn)向回正力矩，對比進口件與國產(chǎn)件的萬向節(jié)性能參數(shù)，如下：

圖3

明顯，國產(chǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)的擺動力矩雖然能夠滿足性能指標(biāo)（0.03N.m），但是其值為進口件的擺動力矩的2倍。經(jīng)與供應(yīng)商溝通，其工藝水平可將擺動力矩控制在 0.08N.m，將擺動力矩控制在0.08的轉(zhuǎn)向節(jié)樣件進行裝車評價，經(jīng)驗證，車輛的大角度的轉(zhuǎn)向回正性能明顯得到了改善，回正速度無明顯卡滯，且殘余方向盤角度小于45度。但是小角度轉(zhuǎn)向回正性能沒有解決。

2.7 擺臂球頭摩擦力檢查

擺臂球頭與轉(zhuǎn)向球頭相類似，軸向間隙，徑向間隙，轉(zhuǎn)動力矩，擺動力矩均為其關(guān)鍵的性能參數(shù)。基于供應(yīng)商的工裝設(shè)備，該擺臂的球頭的性能參數(shù)檢測均為基于不帶防塵罩的狀態(tài)，相比較，國產(chǎn)件的測量參數(shù)與進口件的測量參數(shù)相當(dāng)。

表3

但是進口車與國產(chǎn)車的兩套擺臂球頭互換后，國產(chǎn)車的轉(zhuǎn)向回正性能有了明顯的提升。基于臺架性能數(shù)據(jù)與車輛的主觀評價結(jié)果，問題可集中在擺臂球頭的防塵罩上，因此在該國產(chǎn)車上將國產(chǎn)的擺臂球頭換上進口的防塵罩，該國產(chǎn)車的轉(zhuǎn)向回正性能與采用進口擺臂球頭總成效果相當(dāng)。對比國產(chǎn)與進口防塵罩的差異，可以發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)防塵罩的小端卡槽尺寸比進口件小。

表4

根據(jù)防塵罩的差異，改大國產(chǎn)防塵罩小端的卡槽內(nèi)徑從?27.5mm到?30mm，裝車進行驗證，車輛小角度轉(zhuǎn)向回正性能得到了明顯的提升。

經(jīng)上述幾個因素的排查，此款國產(chǎn)化商用車的轉(zhuǎn)向回正因素主要與轉(zhuǎn)向傳動軸的擺動力矩與擺臂球頭的擺動力矩相關(guān)。

3 轉(zhuǎn)向回正性驗證

將轉(zhuǎn)向傳動軸擺動力矩控制在0.08N.m的樣件與改進后的擺臂球頭的防塵罩裝車進行主觀試驗驗證對比，結(jié)果如下：

表5

4 結(jié)論

轉(zhuǎn)向回正是車輛操縱穩(wěn)定性的重要性能指標(biāo)，在確定轉(zhuǎn)向及懸架的設(shè)計硬點合理的狀態(tài)下，需要結(jié)合臺架試驗，驗證轉(zhuǎn)向與懸架的零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能參數(shù)是否滿足設(shè)計要求，并且對比進口件的性能參數(shù)，提升相關(guān)零部件的關(guān)鍵特來提升整車的轉(zhuǎn)向回正性。

[1] 余志生.汽車?yán)碚?北京：機械工業(yè)出版社,1989.

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