10.8 m通勤客车转向双拉杆系统的问题及改进

杨小见， 宁忠翼， 杨 胜， 张文胜， 游菁兰

(东风商用车有限公司 技术中心， 武汉 430056)

某通勤客车长10.8 m，核载47人，因其前悬较长，转向系统采用了双拉杆结构[1-4]。本文针对该客车转向双拉杆结构存在的问题进行原因分析和结构改进。

1 初始设计存在的问题及原因分析

该通勤车的转向双拉杆结构初始设计如图1所示。转向机左置右输出,中间垂臂球头销上下布置，第一、第二直拉杆上下布置，第一垂臂相对较长。其中，中间垂臂支架总成采用虎口结构如图2所示，中间垂臂旋转轴内设有衬套，轴销设有润滑油道，通过定期添加润滑脂防止衬套异常磨损。

根据初选的前桥上节臂、转向垂臂、中间垂臂的长度关系，通过计算调整三者的长度，然后设计第一、第二直拉杆结构，避免运动干涉，并确保转向垂臂前后摆角一致，即方向盘左右转动圈数一致。

图1 双拉杆结构初始设计示意图

图2 中间垂臂结构示意图

该转向双拉杆结构通勤车进入市场半年后，经反馈，问题如下：转向回正性能不好；个别车辆的中间垂臂出现松旷现象。

针对第一个问题分析如下：中间垂臂球销采用上下布置结构，转向机输出较小扭矩便可通过直拉杆推动前桥上节臂使车轮左右转向；相反车轮需要提供较大的力来反推转向垂臂，使其恢复为初始中间状态位置，所以回正性能相对较差。从设计角度分析，若调整中间垂臂上的球销布置结构，采用前后布置，既可在保证转向轻便的同时，又可具有较好的转向回正性能。

针对第二个问题分析如下：衬套采用的是耐磨性能低的材料，且未定期添加润滑脂，造成垂臂两端及衬套异常磨损，导致垂臂松旷；垂臂松旷后，两端的夹紧距离不可调，无法修复。从设计角度分析，若支架采用两端间距可调结构，衬套采用耐磨性能较好的双金属材料，并定期添加润滑脂，可有效避免松旷现象[5-6]。

2 转向双拉杆系统的结构改进

2.1 双拉杆结构的改进

经结构对比分析，改进后的双拉杆结构如图3所示。相对于原双拉杆结构的中间垂臂球头销上下布置，第一、第二直拉杆上下布置，第一垂臂较长的设计，新双拉杆结构采用中间垂臂球头销前后布置(第二直拉杆的垂臂长度不变，垂臂总长度缩短)，第一、第二直拉杆等高布置，第一垂臂相应缩短的方案[7-12]。

图3 新双拉杆结构示意图

原双拉杆结构的第一垂臂和中间垂臂较长，浪费材料，转向回正性能相对较差；新双拉杆结构的第一垂臂和中间垂臂较短，节约材料，转向回正性能相对较好。

2.2 中间垂臂结构的改进

经结构对比分析和成本差别比较，改进后的中间垂臂结构有两种方案，如图4(a)和(b)所示。

a) 结构A

(b) 结构B

图4 新中间垂臂

相对于原中间垂臂夹紧间隙不可调的结构，新中间垂臂结构A方案采用两端间隙可调、耐磨性能高的双金属衬套材料，可有效减缓磨损、防止松旷、延长使用寿命。中间垂臂内外两侧设置调整垫片，垂臂稍有松旷便可通过调整螺母预紧，操作简单；中间垂臂和调整垫片采用不同耐磨程度的材料，使调整垫片优先磨损，待中间垂臂磨损严重松旷后只需更换调整垫片即可解决松旷问题。

新中间垂臂结构B方案采用两端间隙可调的轴承式结构，转动平顺且间隙调整方便[7-12]。

原中间垂臂松旷后无法调整，须更换垂臂和衬套，甚至更换支架，维修费时费力、效率低、性能较差。新中间垂臂结构A两端间隙可调，结构简单、装配方便，通过端部螺母压紧调整垫片调整，维修省时省力、效率高、成本较低，故本通勤车采用此结构的中间垂臂。而新中间垂臂结构B两端间隙可调，性能更好，但成本较高，适用于高档通勤车。

2.3 改进效果

经实车验证，改进后的中间垂臂结构A方案没有出现松旷现象；改进后的双拉杆结构转向操纵轻便、回正性能改善明显。

3 结束语

通过对某10.8 m通勤车转向双拉杆系统存在的问题进行分析，对双拉杆结构及中间垂臂结构进行改进设计，改善了通勤车转向回正性能，解决了垂臂松旷无法调整的问题，对长前悬客车转向双拉杆系统的设计具有参考意义。