车辆转弯和变道能力试验的开发运用

张惠林

摘 要：本文简单介绍了车辆弯道和变道能力试验的方法，并通过公司开发某车型时进行的弯道能力试验案例，说明此试验结果可以为设计人员提供了宝贵的底盘优化建议，具有非常重要的意义。

关键词：稳定杆 弯道试验 操控性能

Development and Application of Vehicle Turning and Lane Changing Ability Test

Zhang Huilin

Abstract：This article briefly introduces the method of vehicle curve and lane change ability test. And through the company's curve ability test case when developing a certain model， it shows that the test results can provide designers with valuable chassis optimization suggestions， and are of important significance.

Key words：stabilizer bar， curve test， handling performance

1 引言

每个热爱汽车的人都喜欢驾驶车辆在弯道疾驰而过的那种畅快淋漓，喜欢变道超车的那种激情释放，可以看出车辆转弯和变道能力是车辆最主要的操控特性之一，关系着车辆整体性能的综合评价，因此，设计车辆的转弯和变道能力的测试方法对于评价车辆的性能优劣是具有重要意义的。

2 车辆弯道能力测试

车辆弯道能力测试和变道能力测试均通过评估车辆通过的最高车速来衡量车辆的操控性能，车辆弯道能力测试中的推荐的起始速度为72km/h，车辆变道能力测试中的推荐的起始速度为70km/h。

2.1 车辆弯道能力测试方法;

车辆弯道能力试验主要是模拟车辆在公路上进行弯道行驶的过程，半径35m的标准弯道也经常出现在高速公路上，这是一个具有现实意义的模拟测试。

进行车辆弯道能力试验必须严格按照固定的通道区域（见图1所示）行驶，试验车速从72km/h开始，每次完成后隔1km/h～2km/h进行增加，直到试验车辆达到最高的通过车速;

试验过程中车辆尽量采用较高档位，并保证发动机平稳运行，当车辆前端通过指定点（见图1所示的2号位置）时，驾驶员必须松开油门踏板，并沿着试验通道进行转向，期间不允许踩制动踏板;

试验过程中，外部的观察者需要站在弯道的内侧位置，通过观察判定车辆在转弯过程中哪个车轮先发生离地现象以及发生离地或车辆偏离时所在通道的位置;

在试验期间，如果车辆出现轮胎离地的现象或车辆偏离试验区域的情况，驾驶员需要在此相同车速下重复试验三次，如果现象没有再现，车速应该继续增加，如果三次试验均出现轮胎离地的现象或车辆偏离试验区域的情况，试验终止;如果车速一直增加均没有出现轮胎离地的现象或车辆偏离试验区域的情况，那么试验进行至车辆设计的最高车速停止

试验过程中，出现轮胎离地的现象或车辆偏离试验区域的位置需要进行标记，并测量此位置与松油门点之间的行驶轨迹的距离;

试验过程中，直线加速段通道的宽度D1 的确认方法见表1所示：

2.2 车辆变道能力测试

在车辆变道能力测试试验中的车辆变道区域的长度Se=20m。在测试期间必须严格按照固定的通道区域（见图2所示）行驶，车速从70km/h开始匀速行驶，每次完成后隔1km/h～2km/h进行增加，直到试验车辆达到最高的通过车速;

试验过程中车辆尽量采用较高档位，并保证发动机平稳运行;驾驶员的手应该放在方向盘的3点钟和9点钟位置，变道过程中不允许出现双手交叉的现象;

当车辆前端通过指定点（见图2所示的2号位置）进入变道区域时，驾驶员必须松开油门踏板，并沿着试验通道进行变道，期间不允许踩制动踏板;

有两项需要注意：

1）松油门的点和开始转向点之间的距离必须超过10m;

2）变道时转向盘的角速度必须 > 400°/s。

而且，在试验过程中同样需要一名外部的观察者站在变道的内侧位置，通过观察判定车辆在转弯过程中哪个车轮先发生离地现象以及发生离地或车辆偏离时所在通道的位置;

在试验期间，如果车辆出现轮胎离地的现象或车辆偏离试验区域的情况，驾驶员需要在此相同车速下重复试验三次， 如果現象没有再现，车速应该继续增加，如果三次试验均出现轮胎离地的现象或车辆偏离试验区域的情况，试验终止;

如果车速一直增加均没有出现轮胎离地的现象或车辆偏离试验区域的情况，那么试验进行至车辆设计的最高车速停止。试验过程中，需要对出现轮胎离地的现象或车辆偏离试验区域的位置进行标记，并测量此位置与松油门点之间的行驶轨迹的距离。

2.3 车辆弯道能力试验的案例分析

在实际的车型研发过程中，我们就采用了车辆弯道能力试验对新车型进行操稳性能的评价。

在试验过程中发现：处以此研发阶段的测试样车只能以65km/h的车速通过规定的环道，一旦高于此车速车辆将会出现后轮离地的现象，且车轮离地位置为图3所示：

从试验的结果来看，此车型的悬架系统还有较大的优化空间，其侧倾刚度不是太理想，需要将悬架刚度进行适当的提高，以提高车辆的稳定性，改进的方法有以下几种：

1）提高车辆的前稳定杆的刚度，由原来的Φ18mm变为Φ26mm，以增加车辆的不足转向趋势;

2）加大车辆后轮的下跳行程，使轮胎有更充足的接地空间，而不容易发生轮胎离地的现象;

3）通过提高弹簧刚度和增大减振器阻尼，控制车辆在转弯过程中的侧倾，提高车辆的稳定性;

因为重新加工新的稳定杆需要一个较长的周期，而提高弹簧刚度和增大减振器阻尼会影响到车辆的其他操控特性和舒适性，需要重新对车辆进行底盘调校，改动量太大，不适合运用，在经过综合考虑后，决定先尝试将轮胎的下跳行程增加10mm，验证其效果，而且经过数模校对，此方案能保证轮胎系统的动态空间需求。

对车辆的后轮下跳行程加大后，再次进行车辆弯道能力试验，测试后发现样车弯道行驶最高车速由原来的65km/h通过规定的环道提高到70km/h，一旦高于70km/h车速，车辆同样出现后轮离地的现象，且车轮离地位置为下图所示：

从第二次的试验结果看，改进方案是有效的，因此如果在此基础上，把車辆的前稳定杆加粗的方案进行运用，并同时更换一套抓地力更强的轮胎，车辆的弯道试验能力是可以达到推荐的74km/h车速的。

为了进行对比研究，专门将竞争车型也进行车辆弯道能力试验，测试发现竞争车型的稳定性相当好，在68km/h车速下才出现偏离跑道的情况，但是车辆依然没有出现轮胎离地的现象。

从试验结果可以看出，工程师在设计此款车型的时候对车辆的安全驾驶性能是相当重视的，因此将车辆的不足转向趋势调校得很明显，虽然牺牲了车辆部分操控乐趣，但极大地保障了驾驶员的操控安全。

而我们的车型虽然可以以更高的车速通过环道，但是与竞争车型最大的区别在于我们的车型都是出现轮胎离地的失稳现象，这充分说明公司的此款车型在底盘稳定性方面还有待提高，由此可见，车辆弯道试验的结果为设计工程师提供了性能优化目标，在底盘操控设计上是具有较好作用的。

3 结论

开发此项车辆弯道和变道能力试验，以客观的数值对操纵稳定性的进行评估和衡量，为设计人员提供了优化的目标定位，可以通过优化各项底盘参数，尝试提高车辆的弯道和变道能力，这是一个具有重要意义的试验方法，值得在后续车型的设计中予以推广。

参考文献：

[1]汽车工程手册：美国版/（英）柯尔著;田春梅等译.北京：机械工业出版社，2012.1.

[2]汽车理论 / 余志生主编（5版）北京：机械工业出版社，2009.3.

[3]汽车底盘手册/（德）海兴，（德）埃尔斯著;孙鹏译. 北京：机械工业出版社，2012.1.