轮胎及转向调校对车辆跑偏影响浅析

王飞龙，黄剑斌，刘晓东

（吉利汽车临海基地，浙江 台州 317000）

针对车辆跑偏的定义各主机厂有所区别，但核心的定义一般相差不大，其描述大致如下：平直路段虚握方向盘，匀速80km/h车辆行驶100m，单侧轮胎偏离既定路面标准轨迹线不超过1m，即视为无跑偏故障，试情况也可以对相关参数加严或放宽。本文仅论述匀速跑偏故障模式下的轮胎及转向系统相关措施的浅析。

1 转向系统

对于前麦弗逊、后扭力梁式的悬架而言，可调节的四轮定位参数也仅有前轮前束。在实际生产过程中，四轮定位参数均在合理的设计范围内，遇到车辆发生跑偏问题时，前轮前束则成了唯一可以快速解决跑偏故障的方案。因其可调节性、结构复杂性等，新车在较强破坏路面冲击后，其值极大概率会发生变化，而其变化大小引发的跑偏趋势与转向系统的手力大小有较强的相关性。

这里以具有自动回正功能的电动助力转向管柱（Electronic Power Steering，以下简称EPS）为例，通过某款车型的助力曲线来讲解具体的影响以及规避措施。

以80km/h速度为基础来分析EPS助力曲线的变化对整车跑偏的影响。图1中曲线A、B分别为不同转向助力模式下的助力曲线。A曲线EPS电机输出力矩较大，就会产生转向轻便的手感。相反，B曲线由于EPS电机输出力矩较小，则在转动方向盘时需要驾驶人的手力比A模式下要大。B模式由于减弱了EPS电机的助力作用，也即减轻了EPS调校特征对车辆控制的程度，其转向系统的中心感、虚位等比较明显的表征就会减弱。当车辆的前轮前束发生较小的偏差时，由于EPS自动回正功能介入程度较低，跑偏趋势就不会有明显的恶化。相反地，由于转向系统中心感、虚位的影响，在A模式下前束的较小偏差对车辆的跑偏有加剧恶化的趋势。

图1 不同模式下转向助力曲线

通过以上的分析，在前束超差的同一台车辆上以不同转向模式下，通过大量数据验证表明，在B转向模式下对车辆的跑偏有明显的改善作用。从这一验证方案结论出发，可以得出转向系统的调校风格对车辆跑偏故障也有一定的影响。

为了进一步验证这一推论，经过3个月现场、市场的跟踪，上万台数据的验证，对比A、B两种助力模式的表现，其整车跑偏故障及抱怨降低明显，趋势如图2所示。

图2 跑偏抱怨PPH趋势图

因液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，HPS）仅具有转向助力的作用不具备自动回正功能，此文不做讨论。

2 轮胎

轮胎对车辆跑偏的影响是不容忽视的存在。例如轮胎胎压、锥度（Conicity，以下简称CON）、滚动半径（RPK）、残余回正力矩（PRAT）等，下文将对其进行一一讲解。

当车辆发生跑偏时，首要的工作便是查看车辆的左右前轮两侧胎压的一致性如何，两侧胎压相差较大时，车辆便会向胎压较低的一侧跑偏。其主要原因，轴荷会向胎压较低的一侧转移，同时车辆的前轮外倾、主销后倾及内倾角都会发生变化，进而造成车辆跑偏。

轮胎制造过程中，因尺寸差异产生轮胎类似锥体状，造成车辆产生向一侧作用的横向力。如图3所示，当安装在车辆上的轮胎由于轮胎锥度力朝向同一侧时，车辆就会在锥度横向合力的作用下发生向右跑偏的情况，这时最经济、快速的解决方案则是对调轮胎，使左右轮胎锥度力相互抵消，调整后的情况如图4所示。针对轮胎生产制造过程中，由于过程工艺波动造成的CON数据差异，对轮胎CON值进行分级管理及标识，使整车装配时安装同一锥度等级的轮胎，可进一步改善轮胎锥度造成的跑偏故障。

图3 轮胎锥度对车辆影响

图4 轮胎调换后状态

轮胎的滚动半径RPK是指车辆在直线行驶时的轮胎半径。由于制造过程因素，左右两侧轮胎的周长会有所偏差。车辆一般会向滚动半径RPK较小的一侧跑偏，其原理和胎压对跑偏的影响是一致的。

轮胎的残余回正力矩的产生主要是因为轮胎在设计过程中由于轮胎花纹样式、帘布层的角度等造成的固有回正力矩。中国交通法规要求车辆靠右侧行驶，为便于路面排水，路面横断面横向坡度推荐不低于2%坡度的要求，如图5所示。车辆在路面上行驶时，在自身重力及横向分力的影响下，易出现向右跑偏。考虑上述因素，轮胎设计过程中通过帘布层角度及花纹结构设定PRAT为相反力，使轮胎具有向左的残余回正力矩用于抵消道路横向坡度的影响。

图5 路面横坡及车辆受力

轮胎锥度、残余回正力矩、滚动半径等对搭载HPS转向系统的车辆影响最为明显，但随着EPS在整车上的应用越来越普遍，其带来的影响正在逐步缩小。

3 总结展望

随着汽车科技的发展，未来可以预见无人驾驶技术的进一步普及，目前阶段大部分车辆还处于L2级，其中车道保持辅助系统LKAS（Lane Keeping Assist System）最为普及，作者在评价配备有LKAS功能的车辆时，由于路面标线、横风等因素给人一种跑偏的趋势和转向的突兀感，而这并非真正意义上的跑偏故障，相信随着科技的发展，一定会让智能驾驶更加成熟。