趙哲南,王樹(shù)剛

(上汽通用東岳汽車(chē)有限公司,山東煙臺(tái) 264006)

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車(chē)輛跑偏的影響因素及控制辦法

趙哲南,王樹(shù)剛

(上汽通用東岳汽車(chē)有限公司,山東煙臺(tái) 264006)

摘要：介紹跑偏的3種類(lèi)型及評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，列舉汽車(chē)底盤(pán)5大系統(tǒng)中對(duì)車(chē)輛跑偏有影響的關(guān)鍵零部件及其關(guān)鍵特性，分析其對(duì)跑偏的影響機(jī)制，提出常用的控制辦法。選取實(shí)際問(wèn)題解決的典型案例，提出具體解決辦法及對(duì)跑偏的改善效果。

關(guān)鍵詞：車(chē)輛跑偏；輪胎錐度；側(cè)偏剛度；總外傾

0引言

車(chē)輛跑偏是指正常行駛時(shí)車(chē)輛偏離原來(lái)行駛方向的現(xiàn)象。為維持車(chē)輛正常行駛，駕駛員要在方向盤(pán)施加額外糾偏力矩，勢(shì)必造成駕駛員手部疲勞，帶來(lái)不良駕駛感受，且因車(chē)輛行駛方向改變，會(huì)有一定的安全隱患。

1跑偏類(lèi)型及評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

根據(jù)不同的行駛條件，車(chē)輛跑偏可分為勻速跑偏、制動(dòng)跑偏和加速跑偏3類(lèi)。以勻速跑偏抱怨最為多見(jiàn)。

勻速跑偏表現(xiàn)為車(chē)輛在平直路面上勻速行駛時(shí)，雙手脫離方向盤(pán)，車(chē)輛會(huì)改變?cè)瓉?lái)行駛方向而偏向一側(cè)。確切的評(píng)價(jià)方法為：當(dāng)車(chē)輛以時(shí)速100 km/h行駛于直線的、橫向有1°斜度內(nèi)的道路上時(shí)，測(cè)得的維持車(chē)輛直線行駛的作用于方向盤(pán)上的扭矩小于0.5 N·m。

對(duì)于制動(dòng)跑偏，我國(guó)GB7258-2012《機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件》行車(chē)制動(dòng)性能檢驗(yàn)中，乘用車(chē)以50 km/h速度實(shí)施緊急制動(dòng)程中，機(jī)動(dòng)車(chē)的任何部位(不計(jì)入車(chē)寬的部位除外)不允許超出寬度為2.5 m的試驗(yàn)通道的邊緣線。

加速跑偏是汽車(chē)在急加速時(shí)，車(chē)輛出現(xiàn)的瞬時(shí)跑偏現(xiàn)象，文中不做討論重點(diǎn)。

2跑偏的影響因素

車(chē)輛在行駛過(guò)程中受到的在水平面內(nèi)的側(cè)向力或力矩作用，是導(dǎo)致車(chē)輛行駛跑偏的直接原因。外部影響因素有路面傾斜、側(cè)向風(fēng)作用、方向盤(pán)不居中等。文中主要討論車(chē)輛內(nèi)在因素，有以下幾類(lèi)：

2.1行駛系統(tǒng)

主要影響因素有胎壓、滾動(dòng)半徑、PRAT值、錐度、側(cè)偏剛度等輪胎參數(shù)。

輪胎PRAT值是英文Ply steer Residual Aligning Torque的縮寫(xiě)，指輪胎殘余回正力矩。因輪胎的胎面花紋和帶束層及簾線的角度的不對(duì)稱性而產(chǎn)生恒定的橫向力矩，用于平衡因路面斜度導(dǎo)致的輪胎側(cè)偏，由輪胎的自身結(jié)構(gòu)決定的參數(shù)，對(duì)跑偏有一定影響。PRAT一般取值-3～0 N·m，在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段確定。

輪胎錐度是因輪胎個(gè)體差異導(dǎo)致的輪胎在滾動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的側(cè)向力，是制造偏差所致。輪胎生產(chǎn)出廠前應(yīng)進(jìn)行錐度檢測(cè)，按錐度大小進(jìn)行分組，在輪胎的錐度大端側(cè)打上不同標(biāo)識(shí)，如紅圈和紅點(diǎn)。裝配時(shí)，將標(biāo)識(shí)相同的輪胎裝在同一輛車(chē)上，且大端朝外，減小因錐度力差異導(dǎo)致的車(chē)輛跑偏。如圖1。

輪胎的側(cè)偏特性是由于彈性輪胎存在的“彈性偏離”現(xiàn)象，當(dāng)車(chē)輪行駛遇到側(cè)向力時(shí)，地面會(huì)提供一個(gè)側(cè)向附著力與之抗衡，即側(cè)偏力。輪胎的前進(jìn)方向偏離原行駛方向，與輪胎旋轉(zhuǎn)平面呈一定的角度，即側(cè)偏角α，見(jiàn)圖2。側(cè)偏剛度是單位側(cè)偏角增量對(duì)應(yīng)的側(cè)向力增量，受輪胎結(jié)構(gòu)及尺寸規(guī)格、工作條件影響。當(dāng)側(cè)偏剛度偏小，輪胎對(duì)路面、風(fēng)向、驅(qū)動(dòng)力等的變化敏感，極易導(dǎo)致跑偏。

2.2懸架系統(tǒng)

主要影響因素有前后輪眉高度(如圖3所示)和車(chē)輪定位參數(shù)，車(chē)輪定位參數(shù)包括前輪外傾、前輪前束、主銷(xiāo)后傾角、后輪外傾、后輪前束值及其左右差值等。

設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)前期，應(yīng)設(shè)定合適的輪眉高度及車(chē)輪定位參數(shù)，并規(guī)定左右差值的最大限值。制造環(huán)節(jié)中受底盤(pán)零件及車(chē)身尺寸等因素影響，難免會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。日常應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控，遇到數(shù)據(jù)波動(dòng)及左右分離等不利情況后，及時(shí)查找原因，制定合理的控制辦法。

2.3轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

主要影響因素是轉(zhuǎn)向閥居中性，對(duì)于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向，主要是轉(zhuǎn)向角度傳感器或扭矩傳感器的偏差影響。

2.4傳動(dòng)系統(tǒng)

主要影響因素有左右驅(qū)動(dòng)半軸夾角、扭轉(zhuǎn)剛度差異。當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)力不一致時(shí)，急加速時(shí)會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)的跑偏現(xiàn)象。

2.5制動(dòng)系統(tǒng)

主要影響因素有左右制動(dòng)力不均衡、制動(dòng)角拖滯力矩等。

3問(wèn)題解決案例

3.1輪胎殘余回正力矩PRAT優(yōu)化

某車(chē)型普遍表現(xiàn)有向右跑偏趨勢(shì)，其輪胎的PRAT值要求是(-0.5?1.5)N·m，在換型改進(jìn)項(xiàng)目中，通過(guò)改變輪胎的內(nèi)部簾線角度及花紋形狀，將PRAT值調(diào)整為(-1.5±1.5)N·m，有效改變了向右跑偏趨勢(shì)。

3.2輪胎錐度的加嚴(yán)控制

對(duì)有些車(chē)輛，底盤(pán)的設(shè)計(jì)或輪胎對(duì)路面比較敏感，跑偏傾向明顯，常用加嚴(yán)輪胎錐度分組的辦法進(jìn)行控制。以某車(chē)型為例，輪胎錐度的分組要求為：錐度力0～2.5 N一組，錐度力2.5～5 N為另一組。但仍有5%左右的車(chē)輛有跑偏傾向。根據(jù)輪胎供應(yīng)商生產(chǎn)現(xiàn)狀及能力，調(diào)整的分組方案是：錐度力0～1.5 N為一組，錐度力1.5～5 N為另一組，并將錐度力小的車(chē)輪裝在前輪，以減小轉(zhuǎn)向輪錐度差異。措施實(shí)施后，跑偏比例從5%減少到0.5%，效果顯著。

3.3前輪總外傾控制

前輪總外傾是左外傾與右外傾之差，正值可導(dǎo)致車(chē)輛向左跑偏，負(fù)值有向右跑偏趨勢(shì)。某車(chē)型車(chē)輛表現(xiàn)為左偏，查看其左右外傾值分布,出現(xiàn)左右分離現(xiàn)象，曲線見(jiàn)圖4。

通過(guò)控制車(chē)身硬點(diǎn)位置及副車(chē)架尺寸、控制臂尺寸及調(diào)整減震器與轉(zhuǎn)向節(jié)的安裝孔位置，將前輪總外傾值控制在0附近，左右外傾值趨勢(shì)基本吻合，使跑偏問(wèn)題得到解決。

4結(jié)論

車(chē)輛跑偏的影響因素多，在排除外部環(huán)境及不當(dāng)操作因素后，一般先從輪胎入手，通過(guò)對(duì)換，分析其影響程度；其次是測(cè)取包括前輪外傾、前輪前束、后輪前束、主銷(xiāo)后傾角在內(nèi)的車(chē)輪定位數(shù)據(jù)，查看左右趨勢(shì)，必要時(shí)檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性。對(duì)于制動(dòng)及加速跑偏，還要重點(diǎn)檢查制動(dòng)系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)零件，由淺及深，針對(duì)原因制定正確且簡(jiǎn)單易行的控制辦法，使跑偏問(wèn)題得以控制。

參考文獻(xiàn):

【1】余志生．汽車(chē)?yán)碚揫M]．5版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009．

Analysis and Solution for Vehicle Pull

ZHAO Zhenan， WANG Shugang

(SAIC General Motors Corporation Limited, Yantai Shandong 264006, China)

Keywords:Vehicle pull; Tire conicity; Cornering stiffness; Cross camber

Abstract:Three types of vehicle pull and evaluation methods were introduced.The important parts and their key characteristic influencing vehicle pull in five chassis systems were summed.The influencing mechanisms were analyzed. The normal control methods were put forward. Typical cases were chosen and solutions for pull problem were submitted.

收稿日期：2015-12-19

作者簡(jiǎn)介：趙哲南，男，本科，工程師，專業(yè)方向?yàn)檐?chē)輛工程。E-mail：zhenan_Zhao.sgmyt@saic-gm.com。

中圖分類(lèi)號(hào):U461.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-1986(2016)03-062-02