车辆跑偏的影响因素及控制办法

赵哲南,王树刚

(上汽通用东岳汽车有限公司,山东烟台 264006)



车辆跑偏的影响因素及控制办法

赵哲南,王树刚

(上汽通用东岳汽车有限公司,山东烟台 264006)

摘要：介绍跑偏的3种类型及评价准则，列举汽车底盘5大系统中对车辆跑偏有影响的关键零部件及其关键特性，分析其对跑偏的影响机制，提出常用的控制办法。选取实际问题解决的典型案例，提出具体解决办法及对跑偏的改善效果。

关键词：车辆跑偏；轮胎锥度；侧偏刚度；总外倾

0引言

车辆跑偏是指正常行驶时车辆偏离原来行驶方向的现象。为维持车辆正常行驶，驾驶员要在方向盘施加额外纠偏力矩，势必造成驾驶员手部疲劳，带来不良驾驶感受，且因车辆行驶方向改变，会有一定的安全隐患。

1跑偏类型及评价准则

根据不同的行驶条件，车辆跑偏可分为匀速跑偏、制动跑偏和加速跑偏3类。以匀速跑偏抱怨最为多见。

匀速跑偏表现为车辆在平直路面上匀速行驶时，双手脱离方向盘，车辆会改变原来行驶方向而偏向一侧。确切的评价方法为：当车辆以时速100 km/h行驶于直线的、横向有1°斜度内的道路上时，测得的维持车辆直线行驶的作用于方向盘上的扭矩小于0.5 N·m。

对于制动跑偏，我国GB7258-2012《机动车运行安全技术条件》行车制动性能检验中，乘用车以50 km/h速度实施紧急制动程中，机动车的任何部位(不计入车宽的部位除外)不允许超出宽度为2.5 m的试验通道的边缘线。

加速跑偏是汽车在急加速时，车辆出现的瞬时跑偏现象，文中不做讨论重点。

2跑偏的影响因素

车辆在行驶过程中受到的在水平面内的侧向力或力矩作用，是导致车辆行驶跑偏的直接原因。外部影响因素有路面倾斜、侧向风作用、方向盘不居中等。文中主要讨论车辆内在因素，有以下几类：

2.1行驶系统

主要影响因素有胎压、滚动半径、PRAT值、锥度、侧偏刚度等轮胎参数。

轮胎PRAT值是英文Ply steer Residual Aligning Torque的缩写，指轮胎残余回正力矩。因轮胎的胎面花纹和带束层及帘线的角度的不对称性而产生恒定的横向力矩，用于平衡因路面斜度导致的轮胎侧偏，由轮胎的自身结构决定的参数，对跑偏有一定影响。PRAT一般取值-3～0 N·m，在设计开发阶段确定。

轮胎锥度是因轮胎个体差异导致的轮胎在滚动过程中产生的侧向力，是制造偏差所致。轮胎生产出厂前应进行锥度检测，按锥度大小进行分组，在轮胎的锥度大端侧打上不同标识，如红圈和红点。装配时，将标识相同的轮胎装在同一辆车上，且大端朝外，减小因锥度力差异导致的车辆跑偏。如图1。

轮胎的侧偏特性是由于弹性轮胎存在的“弹性偏离”现象，当车轮行驶遇到侧向力时，地面会提供一个侧向附着力与之抗衡，即侧偏力。轮胎的前进方向偏离原行驶方向，与轮胎旋转平面呈一定的角度，即侧偏角α，见图2。侧偏刚度是单位侧偏角增量对应的侧向力增量，受轮胎结构及尺寸规格、工作条件影响。当侧偏刚度偏小，轮胎对路面、风向、驱动力等的变化敏感，极易导致跑偏。

2.2悬架系统

主要影响因素有前后轮眉高度(如图3所示)和车轮定位参数，车轮定位参数包括前轮外倾、前轮前束、主销后倾角、后轮外倾、后轮前束值及其左右差值等。

设计开发前期，应设定合适的轮眉高度及车轮定位参数，并规定左右差值的最大限值。制造环节中受底盘零件及车身尺寸等因素影响，难免会出现波动。日常应进行数据的监控，遇到数据波动及左右分离等不利情况后，及时查找原因，制定合理的控制办法。

2.3转向系统

主要影响因素是转向阀居中性，对于电动助力转向，主要是转向角度传感器或扭矩传感器的偏差影响。

2.4传动系统

主要影响因素有左右驱动半轴夹角、扭转刚度差异。当左右驱动力不一致时，急加速时会出现瞬态的跑偏现象。

2.5制动系统

主要影响因素有左右制动力不均衡、制动角拖滞力矩等。

3问题解决案例

3.1轮胎残余回正力矩PRAT优化

某车型普遍表现有向右跑偏趋势，其轮胎的PRAT值要求是(-0.5∓1.5)N·m，在换型改进项目中，通过改变轮胎的内部帘线角度及花纹形状，将PRAT值调整为(-1.5±1.5)N·m，有效改变了向右跑偏趋势。

3.2轮胎锥度的加严控制

对有些车辆，底盘的设计或轮胎对路面比较敏感，跑偏倾向明显，常用加严轮胎锥度分组的办法进行控制。以某车型为例，轮胎锥度的分组要求为：锥度力0～2.5 N一组，锥度力2.5～5 N为另一组。但仍有5%左右的车辆有跑偏倾向。根据轮胎供应商生产现状及能力，调整的分组方案是：锥度力0～1.5 N为一组，锥度力1.5～5 N为另一组，并将锥度力小的车轮装在前轮，以减小转向轮锥度差异。措施实施后，跑偏比例从5%减少到0.5%，效果显著。

3.3前轮总外倾控制

前轮总外倾是左外倾与右外倾之差，正值可导致车辆向左跑偏，负值有向右跑偏趋势。某车型车辆表现为左偏，查看其左右外倾值分布,出现左右分离现象，曲线见图4。

通过控制车身硬点位置及副车架尺寸、控制臂尺寸及调整减震器与转向节的安装孔位置，将前轮总外倾值控制在0附近，左右外倾值趋势基本吻合，使跑偏问题得到解决。

4结论

车辆跑偏的影响因素多，在排除外部环境及不当操作因素后，一般先从轮胎入手，通过对换，分析其影响程度；其次是测取包括前轮外倾、前轮前束、后轮前束、主销后倾角在内的车轮定位数据，查看左右趋势，必要时检查转向系统特性。对于制动及加速跑偏，还要重点检查制动系统及传动系统的相关零件，由浅及深，针对原因制定正确且简单易行的控制办法，使跑偏问题得以控制。

参考文献:

【1】余志生．汽车理论[M]．5版.北京：机械工业出版社，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

作者简介：赵哲南，男，本科，工程师，专业方向为车辆工程。E-mail：zhenan_Zhao.sgmyt@saic-gm.com。

中图分类号:U461.6

文献标志码：A

文章编号：1674-1986(2016)03-062-02