主銷偏距對方向盤擺振的影響

高建光

摘 要：文章介紹了某車型車速110km/h左右時出現方向盤擺振的問題，通過對故障分析、排查，確認了根本原因，繼而根據原因制定可行的對策，并通過實車測試驗證來確認對策的有效性，最終消除了車速110km/h左右方向盤擺振問題。

關鍵詞： 方向盤;擺振;主銷偏距;輪輞偏距

Abstract： This paper introduces the steering wheel shimmy problem when the vehicle speed is about 110km/h， through fault analysis and troubleshooting， the root cause is confirmed， then feasible countermeasures are developed according to the reasons， and the effectiveness of countermeasures is confirmed through vehicle test and verification， finally the steering wheel shimmy problem was eliminated when the speed was around 110km/h.

Keywords： Steering wheel; Shimmy; King pin offset; Rim Setove

前言

方向盤擺振是車輛在一定速度行駛時駕駛員感受到方向盤周向振動或顫動（頻率在10-20Hz之間）。擺振是由車輛驅動軸的車輪和輪胎的動不平衡量，徑向或縱向的不均勻性引起的，繼而激勵懸架的縱向模態或垂向模態被放大，產生對轉向器齒條的側向作用力，最終導致方向盤擺振。當車輪和輪胎總成激勵的頻率與懸架轉向系統的固有頻率相近時，擺振幅度達到最大值。

1 故障

1.1 概述

在試驗跑道對某變型車型試驗車進行主觀評價時，發現在水泥路面（路面較差）車速110km/h時方向盤會有擺振現象，在柏油平整路面較穩定。

1.2 原因分析

此故障車型是某量產車型的變型產品，底盤系統除輪胎總成外，其余零部件均沿用，且量產車型經過市場大量驗證均無此方向盤擺振問題，隨對兩車型的輪胎總成進行對比：

經過對比排查，發現差異為輪胎由245 65 R17（輪輞偏距30mm）改為265 60 R18（輪輞偏距15mm），輪輞偏距減小了15mm，即輪胎安裝面位置外移15mm，導致主銷偏距增大15mm，加大了振動力臂，進而增大了路面-輪胎激勵對方向盤的影響。

2 優化方案

2.1 整改措施

調研標桿、競品車型的輪輞偏距，參數對比如下：

從上表可知：

a）標桿車型輪胎規格由255 70 R15升級到265 65 R17，輪胎進行了加寬加大，但其輪輞偏距、主銷偏距未變動;

b）競品車型輪輞偏距為40mm。

根據與標桿、競品輪輞偏距、主銷偏距參數對比，及結合上述原因分析，確定優化方案，變型車型輪輞偏距由15mm改為30mm，主銷偏距隨之由40.3mm減小為25.3mm。

2.2 其它影響

設計之初，變型車型因輪胎由245 65 R17改為265 60 R18，輪胎進行了加寬、加大，如輪輞偏距不減小，輪胎安裝面位置不變，在極限轉角時，輪胎跳動包絡與車架、橫向穩定桿間隙均過小，有干涉風險。

現輪輞偏距改回原狀態，即輪胎安裝面位置與量產車型保持一致，為規避極限轉角時輪胎跳動包絡與車架等干涉風險，特調整轉向器齒條行程，使車輛極限轉角減小1°。

3 實車驗證

在同一臺變型車上驗證前輪輪輞偏距15mm和30mm兩種狀態對方向盤擺振的影響，分別在車速110km/h時柏油路和水泥路上進行測試對比。

① 柏油路110km/h輪輞偏距15mm和30mm兩種狀態方向盤擺振測試：

② 水泥路面110km/h輪輞偏距15mm和30mm兩種狀態方向盤擺振測試：

從上圖可知，發現在110kM/h時，方向盤Y向振動在13Hz附近存在明顯峰值，X與Z向無此問題，所以Y向是方向盤擺振主方向。

車速110km/h時，輪胎半徑0.376，輪胎轉動頻率為12.94Hz，輪胎轉動頻率與方向盤振動頻率一致，確定方向盤擺振由路面-輪胎激勵引起。

各工況Y向振動數據對比如下：

從圖4、圖5、表3可知：

a）110km/h車速時，柏油路面方向盤擺振明顯弱于水泥路面工況;

b）110km/h車速、水泥路工況下，輪輞偏距15mm狀態

Y向13Hz峰值最高達到0.53g，方向盤擺振明顯;

c）110km/h車速、水泥路工況下，輪輞偏距30mm狀態比輪輞偏距15mm狀態的方向盤振動有較明顯改善，Y項峰值由0.53g下降到0.28g。

4 總結

1）經以上分析、驗證可知，主銷偏距適當減小可降低地面沖擊對方向盤的影響，有效控制方向盤擺振現象。

2）通過對比、排查、分析和標桿、競品調研等，確定了車速110km/h時方向盤擺振問題原因和優化方案，經過實車對比、驗證，確定優化方案有效，問題得以最終解決。

參考文獻

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