某高端轻卡转向回正性差原因分析及改进

袁智明，贾伟伟，牛营凯

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某高端轻卡转向回正性差原因分析及改进

袁智明，贾伟伟，牛营凯

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽车的转向回正性是指在遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持直线、稳定行驶的能力。汽车的转向回正性不仅影响汽车驾驶的操纵方便程度，而且也是决定高速汽车安全行驶的一个重要性能。文章通过与同类标杆车型对比对回正性能影响因素进行系统分析，最终通过减小转向阻力来提升该轻卡转向回正性能。

转向回正性能；转向阻力；垂直度；粗糙度

CLC NO.: U472.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)09-64-03

引言

某高端轻卡自开发以来一直反馈转向操纵稳定性差，特别是转向回正性差，主要包括回正速度慢、回正时间长且回正不到位等现象，严重影响车辆操纵性能及行驶安全。

1、现状调查

依据QC/T480汽车操纵稳定性指标限值与评价方法，评价车辆转向回正性能指标主要有残余横摆角速度及横摆角速度总方差二个性能指标，现针对某高端轻卡及标杆和竞品车型参照标准进行转向回正性能试验，并对试验数据进行评价，试验数据及评价结果如下：

表1 转向回正性能试验结果

通过表1可知，某高端轻卡转向回正性能残余横摆角速度和横摆角速度总方差参数均比标杆和竞品车型大，评分也远低于竞品和标杆，试验人员主观评价转向响应有一定滞后，转向回正偏慢，有较大残留角速度。

2、目标设定

根据现状调查数据，将某高端轻卡回正评分设定为超过竞品车型，接近标杆车型。

3、原因分析

回正性能差主要是由于回正力矩小或回正阻力大导致，回正力矩主要受主销后倾角和主销内倾角影响，某高端轻卡前桥参照标杆设计，其前桥后倾角和内倾角均与标杆前桥保持一致，因此主销后倾角和主销内倾角不是导致回正性能差的主要原因，因此本文重点从这回正阻力来分析。

回正阻力大包括转向管柱启动力矩大、转向器回正阻力大、转向直拉杆球头销转向摆动阻力大、转向节绕主销旋转力矩大等方面，其中转向器为对标开发，经过检测其回正力矩仅28N·m，接近WSL转向器的26N·m，下面分别从以下三个方面来分析。

3.1 转向管柱启动力矩

转向管柱启动力矩在生产制造过程中受转向轴与轴承间的同轴度及轴承阻力影响，参照标准要求检测转向管柱启动力矩，驱动转向轴转动，转向轴输出端空载，记录转动力矩最大值 Mmax为0.12N·m，接近标杆的0.1N·m，远小于国标要求的0.3N·m，可判定为转向管住启动力矩不是主要因素，如图1所示。

图1 转向管柱启动力矩试验

3.2 球销转动摆动力矩

表2 球头销转动摆动力矩试验结果

某高端轻卡转向直拉杆采用免维护接头结构，球销摆动力矩和转动力矩均比普通非免维护结构力矩小，通过对标杆车和某高端轻卡直拉杆球头销进行性能对比试验，检测其摆动力矩和转动力矩略大于标杆车，因此转向直拉杆球销转动摆动力矩也不是主要因素，检测数据及力矩试验如表2、图2所示。

3.3 转向节绕前轴转动阻力

某高端轻卡前桥转向节、前轴、主销等关键零部件为参照标杆设计，而前轴、转向节、主销等关键零部件加工精度及前轴与转向节之间调整间隙对转向节绕前轴的转动力矩有较大影响，通过检测某高端轻卡及标杆前桥转向节绕前轴转动力矩发现，标杆前桥前后二个方向阻滞力分别为60N、78N，某高端轻卡分别为90N、120N，某高端轻卡前桥阻滞力比标杆前桥大的多。

将标杆前桥的前轴转向节主销等更换至某高端轻卡，其余零部件不变，通过转向回正试验对比，其回正性能有明显提升，因此前轴、转向节、主销等零部件与标杆前桥零部件加工精度的差距是导致转向节绕前轴转动力矩大的主要原因，转向回正试验结果如表3所示：

表3 某高端轻卡更换WSL前桥试验结果

表4 某高端轻卡前轴与WSL前轴等零部件精度检测

对某高端轻卡前桥总成机某标杆前桥总成的前轴、主销、转向节等零部件关键尺寸及形位公差等进行精测对比，发现某高端轻卡前轴的拳部上下端面垂直度、粗糙度、转向节裆部粗糙度与标杆差距较大，前轴及转向节加工精度低导致转向节绕前轴转向阻力大，影响整车转向回正性能，检测数据如表4所示。

4、整改方案

通过调整工装及提升刀盘精度来提升前轴及转向节的加工精度，将前轴拳部上下端面垂直度加工精度要求由目前的0.05提升到0.02，将前轴拳部粗糙度及转向节裆部粗糙度加工精度要求由3.2提升到2.5。

前轴及转向节加工工艺提升后随即抽取五台前轴及转向节进行精度检测。前轴断面垂直度、拳部粗糙度、转向节裆部粗糙度均满足设计要求，如表5所示：

表5 加工工艺提升后的前轴及转向节精度检测

5、整改验证

将检测合格的前轴及转向节随机抽取装配在前桥总成上，并将该前桥总成更换至样车进行转向回正性能试验，并对试验数据进行评价，驾驶员主观评价该车转向回正性能良好；驾驶员撒手后转向盘响应时间较快，转向回正后残余横摆角速度较小，试验数据及评价结果如表6所示：

表6 改进后某高端轻卡转向回正性能试验结果

6、结束语

本文从影响车辆转向回正性能的基本影响因素出发，通过与标杆对比，找出转向节绕前轴转向阻力大是导致回正差的主要原因，并通过与标杆零部件详细对比，发现前轴及转向节加工精度偏低，最后通过提升加工工艺提高零部件精度，经过试验验证，提升某高端轻卡转向回正性能，超过竞品，接近标杆水平，整改效果明显。

本文所涉及分析方法及思路对类似问题的解决具有一定的借鉴作用，同时也为后续前桥等零部件开发提供指导意见。

[1] 王望予.汽车设计.北京：机械工业出版社,2000.

[2] 王霄锋.汽车底盘设计.北京：清华大学出版社,2010.

[3] 江淮汽车集团研发中心.江淮轻型卡车设计规范.第一版,合肥: 江淮汽车股份有限公司,2006年6月.

[4] 江淮汽车集团研发中心.汽车操纵稳定性试验方法.第一版,合肥:江淮汽车股份有限公司,2012年2月.

A high-end light truck turning back is poor root cause annlysis and improvement

Yuan Zhiming, Jia Weiwei, Niu Yingkai
( Anhui Jianghuai Automobile Group Corp., Ltd, Anhui Hefei 230601 )

Automotive steering back positive refers to the encounter interference, car can resist interference and maintain ability of straight line driving stability. Automotive steering back positive affects not only the driving control convenience, but also decide the car safety is an important performance.In this paper, compared with the similar models benchmarking system analysis the factors which influence the performance of return-to-center, ultimately through to reduce the resistance to improve the high-end light trucck steering return-to-center performance.

steering return-to-center performance; streering resistance; vertical degree; roughness

U472.4

A

1671-7988 (2017)09-64-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.09.024

袁智明，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心轻型商用车研究院。