某高端重卡转向回正性差原因分析及改进

张琦 刘贤彪 乐玉兵

集瑞联合重工有限公司 安徽 芜湖 241080

引言

某高端重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 重卡转向回正性的现状调查

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，现针对某高端重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。

2 影响重卡转向回正性的及解决方案

动力转向系统结构复杂，影响重卡转向回正性的因素但大体可分为来自于液压方面的气穴现象和流量、压力波动，以及来自于机械方面的转向泵本身和转向泵与发动机连接处。现分别叙述之。

（1）所谓气穴现象，是液压系统中带有气泡的液压油进入高压区后，周围的高压使气泡绝热压缩，迅速缩小、溶解和消失，形成真空，周围的液体质点以极高的速度填补真空，局部将会达到极高的压力和温度，有时压力能达到（150～200）MPa，温度能达到1000℃。另一方面会引起流量和压力脉动，进而引起泵构件的振动，从而影响重卡转向回正性。

如果助力系统缺油，造成系统内有空气，此时不仅转向沉重，而且在转向时还有噪音。通过增加泵溢流阀螺栓处的垫片数量而增大流量，及重新制做新泵，将流量降低，此时按加油与放气的程序进行排气即可。

（2）转向机助力油压较低时也会影响重卡转向的回正性，转向机出现故障则会造成方向较重。重卡转向系统所用泵，通常都是叶片泵，叶片泵周期性转动，有一定的流量波动，如果活塞圆周面上的各种密封圈、转向螺杆上的密封圈破损，也会造成高压卸荷，而使助力压力降底。此时应请专业厂家来进行修理。

（3）助力泵与发动机连接处会直接影响重卡转向的回正性。目前，重卡转向泵与发动机的连接有齿轮、十字套、花键三种方式，齿轮连接比其他两种连接容易产生噪声，而故障车辆即采用齿轮连接，转向泵齿轮齿数为32，总传动比i为1.53，发动机转速为1200，啮合频率f=32X1200X1.53/60=979.2Hz，与仪器测得的泵异响频率接近。

首先应检查流量控制阀与阀座的啮合面、安全阀钢球是否封闭不严。如果是流量阀或安全阀泄漏，可通过研磨的方法修复。其次再检查安全阀的弹簧是否失效。这点可通过在弹簧后面加垫片的方法检查，如果这两个部位都无问题，则应拆卸解体助力泵，观察叶片泵的腔壁是否磨损和拉伤。

3 重卡回正性能差的分析

（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。

（2）球销转动摆动力矩

某高端重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重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。

（3）转向节绕前轴转动阻力

某高端重卡前桥转向节、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。

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 某高端重卡更换 WSL 前桥试验结果

对某高端重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，发现某高端重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。

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。

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。

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，提升某高端重卡转向回正性能，超过竞品，接近标杆水平，标杆有许多已经在实践中取得成功的经验，可以为自身提供模板，减少从理论到实践的探索过程，提高效率，节约成本。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。