一款国产化商用车的转向回正性能分析

2018-06-01谢桃新虞阳尤立生

汽车实用技术 2018年10期

谢桃新，虞阳，尤立生

（南京依维柯汽车有限公司，江苏南京 210000）

引言

汽车的转向回正性能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。国家标准GB17675对汽车转向系提出的基本要求中也规定：“汽车转向车轮应有自动回正能力，以保持汽车稳定的直线行驶”。即转向轮在转向力或偶遇外力作用下发生偏转后，一旦转向力或外力消失，应能立即自动回到中央或原来直线行驶的位置。车辆的回正性能是操纵稳定性能的一项重要评价指标，也是驾驶员的直接感知项。

某款国产化商用车型，在首轮工装样车开发阶段，车辆的转向回正主观评价分值较低，仅为4-5分，主要表现为两个方面：

（1）大角度转向回正性能：车辆处于怠速状态，向一边打死方向盘，挂接一档，双手松开方向盘，踩下加速踏板使车辆以发动机最高转速前进，此时方向盘回正明显卡滞，且残留角度大于45°；

（2）小角度转向回正性能：车速保持在 80km/h，给予车辆一个快速小幅度的转向输入（角度小于 20°），然后迅速松开方向盘，方向盘无明显的回正趋势。

1 转向回正的影响因素

基于此款车是引进国外的成熟车型，在欧洲市场已经投放多年，客户均反馈进口车辆的转向回正性能良好。因此可以直接排除设计硬点的影响因素，主要关注国产零部件性能对转向回正性能的影响。

车辆的转向回正性能主要与整车状态、转向系统、前悬架系统与轮胎性能相关。如图所示：

2 影响因素的排查

2.1 整车状态的核查

检查车辆的四轮定位参数，车辆载荷及前后轴荷的分布，测量整车姿态角。以下为整车车辆的相关参数测量值：

表1

经测量，该国产化车辆的整车状态均符合设计值且与进口车测量值相当，然而进行转向回正性能试验对比时，该国产化车辆的转向回正性能明显劣于进口车。因此，可以排除整车状态对转向回正性能的影响；

2.2 转向回油性能的检查

根据转向油管的检查报告及转向油泵台架试验报告，转向油管的内管径与溢流阀的性能均满足设计要求，而且实车检查转向回油管，无折弯憋死的现象。因此转向回油性能良好，不会造成转向回正性能差。

2.3 转向器球头性能检查

转向器球头的摆动力矩，转动力矩，轴向间隙和径向间隙均会增加转向的回正力矩，转向器球头的摆动力矩为2-6Nm，转动力矩≤9Nm，轴向间隙＜0.35 mm（载荷为±3000 N下），径向间隙＜0.4 mm（载荷为±400 N下），通过台架试验检测，国产转向器球头的性能参数与进口件相当，具体如下：

表2

从检测数据可以看出，转向器球头性能不是影响转向回正的因素。

2.4 转向器回正力矩负荷检查

转向器回正负荷可以通过转向器的逆向负荷试验进行评价，其评价指标为逆向驱动载荷不能大于450N，波动值不能大于80N，经检测，逆驱动最大为442.7N，最大波动为71.2N，满足性能指标。性能曲线如下：

图2

2.5 轮胎性能

轮胎径向刚度，回正刚度是转向回正的关键因素，基于轮胎性能的技术复杂，为了快速排除轮胎对转向回正性能的影响，将进口车与国产车的轮胎进行对换后再开展整车的转向回正性能的主观评价，结果显示，进口车的转向回正性能没有变差，而国产车的转向回正性能也没有变好，因此，对于此款车，轮胎不是影响转向回正性能的主要因素。

2.6 转向传动系转动阻力

转向传动系由转向管柱，转向传动轴组成，其中，转向传动轴为三段式，每段分别由A,B,C三个万向节连接，而此三个万向节的摆动力矩若太大，将增加转向传动系的转动阻力，从而直接增大转向回正力矩，对比进口件与国产件的万向节性能参数，如下：

图3

明显，国产转向节的摆动力矩虽然能够满足性能指标（0.03N.m），但是其值为进口件的摆动力矩的2倍。经与供应商沟通，其工艺水平可将摆动力矩控制在 0.08N.m，将摆动力矩控制在0.08的转向节样件进行装车评价，经验证，车辆的大角度的转向回正性能明显得到了改善，回正速度无明显卡滞，且残余方向盘角度小于45度。但是小角度转向回正性能没有解决。

2.7 摆臂球头摩擦力检查

摆臂球头与转向球头相类似，轴向间隙，径向间隙，转动力矩，摆动力矩均为其关键的性能参数。基于供应商的工装设备，该摆臂的球头的性能参数检测均为基于不带防尘罩的状态，相比较，国产件的测量参数与进口件的测量参数相当。

表3

但是进口车与国产车的两套摆臂球头互换后，国产车的转向回正性能有了明显的提升。基于台架性能数据与车辆的主观评价结果，问题可集中在摆臂球头的防尘罩上，因此在该国产车上将国产的摆臂球头换上进口的防尘罩，该国产车的转向回正性能与采用进口摆臂球头总成效果相当。对比国产与进口防尘罩的差异，可以发现国产防尘罩的小端卡槽尺寸比进口件小。