某品牌SUV汽车翻滚事故原因分析

骆颖哲，范超雄

Luo Yingzhe, Fan Chaoxiong

(东北林业大学 交通学院，黑龙江 哈尔滨，150040)

1 事故概要

2011年4月27日，河北省某市发生一起车毁人亡的恶性事故，事故造成1死3伤。根据交警出具的事故调查笔录和事故现场责任认定书显示，事故经过如下：

某企业经理于2011年4月27日上午10时许驾车到城关办理业务，途径一村镇时，突然有一辆农用拖拉机从村中驶出，逆行而来，驾驶员为躲避逆行而来的拖拉机，向右猛打转向盘，方向突然失控，车辆随即出现侧滑，左侧车轮驶向路肩，驾驶员见状向左回打转向盘，左后尾与行道树发生刮擦后，车辆腾空翻转360°后落地。在车辆腾空翻转过程中，坐在副驾驶位置上的乘员因未系安全带，被甩出窗外而亡，其余包括驾驶员在内的车上3人不同程度受伤。

笔者跟随受当地道路交通管理部门委托的鉴定专家，一同对该起事故原因进行调查分析。

2 事故勘验和调查

接到委托后，鉴定专家对该车的结构特点进行了详细了解，事故车辆是一国产SUV多用途车，为非承载式车身结构。后桥采用少片变刚度钢板弹簧非独立悬架，装有双向作用筒式减振器；前桥装有扭杆弹簧，悬架结构形式是不等长双横臂、扭杆下置式独立悬挂，装有横向稳定杆及液力双向作用筒式减振器；转向器采用循环球式；液压制动系统为前盘后鼓式车轮制动器。

该车购于2010年9月，行驶7000 km。据驾驶员介绍：该车自购买后，一直存在行驶发飘、行驶跑偏和制动跑偏的故障，而且方向固定，高速右转向时方向失控感觉尤其明显，制动时向左甩尾厉害，在经销商处做过多次维修，先后更换了后轮制动分泵、前轮制动钳总成、纵向横向推力杆胶套、上下摆臂胶套和横向稳定杆胶套等零部件，但故障现象没有任何改变。进行了四轮定位检查，未发现异常。

根据驾驶员对该车使用与维修情况的介绍，去经销商处调取了该车的维修记录。依据对车辆结构的了解、汽车操纵性能的理解和以往的经验，结合车辆维修经过，鉴定专家对车辆事故现象进行了分析讨论，初步认为事故原因很可能是制动系统、转向操纵系统或悬挂系统发生运动干涉。根据这一思路对车辆进行了细致检查。

首先对车辆的车轮定位、转向操纵机构进行了检查，未发现异常；对车轮制动力进行了测试，四轮制动力都符合要求，制动力及制动力不平衡率均在允许范围内，排除了行驶跑偏与车轮定位之间的关系，也排除了制动系的原因[3]。随后，对底盘各个部位进行详细检查，发现了异常情况。前悬架左右两侧下支臂安装角度明显不同，左侧下支臂与车架支腿之间的夹角明显小于右侧下支臂与车架支腿间的夹角。因角度测量不便，所以测量了两侧缓冲胶块的间隙，左侧间隙约为 25 mm，而右侧间隙约为 55 mm，两侧相差约为 30 mm，见图1所示。与之对应，双侧扭杆弹簧的紧固调整螺栓调整长度明显不同，左侧扭杆弹簧调整螺栓露出螺帽部分长度为43 mm，而右侧扭杆弹簧调整螺栓露出螺帽部分长度为55 mm，见图2所示。这表明两侧弹簧刚度不一致，即左侧弹簧刚度较小，右侧弹簧刚度较大。

根据检查情况，初步断定该车行驶跑偏、制动跑偏应该与扭杆弹簧的调整有关。据此，对双侧扭杆弹簧对比进行调整，将左侧扭杆弹簧的调整螺栓扭紧，使之刚度增加，直到两侧下支臂与支腿间的夹角相等，两侧缓冲胶块间的间隙相同。然后将其紧固好，再试车，试车中当车速达到90～100 km/h时，操纵转向盘，方向不再有发飘或跑偏现象；踩下制动踏板，不再有制动跑偏现象，至此故障消除。

上述分析表明，该起车辆翻滚事故原因属于运动干涉，由于制造厂的装配调整质量不合格，致使车辆的制动系统、转向系统和行驶系统发生运动干涉，引起操纵失控，进而引发交通事故。

3 原因分析

为什么前轮定位参数都正常，制动系统也没问题，仅仅因为扭杆弹簧的调整致使车辆出现行驶方向发飘，转向失控，制动时向左侧甩尾的故障现象，最终引发交通事故呢？

这要从汽车抗侧倾能力的角度解释。汽车在作曲线运动时，由于离心力的作用，车身会因侧倾而形成侧倾角，由于悬架弹簧作用于车身的弹性力在垂直方向上的分量和悬架导向杆系的约束反力在垂直方向上的分量共同作用，形成悬架系统对车身的总弹性恢复力偶矩，使车身趋于稳定。这个弹性恢复力偶矩取决于悬架弹簧的刚度[1]。

这里使用悬架的线性刚度和悬架的侧倾角刚度来说明悬架的抗侧倾能力和稳态响应能力。

悬架的线刚度指的是车轮保持在地面上而车身作垂直运动时，单位车身位移下，悬架系统给车身的总弹性恢复力。若一个弹簧的线刚度为ks，则悬架的线刚度为Kl=2ks。

悬架的侧倾角刚度是指侧倾时，单位车身转角下，悬架系统给车身总的弹性恢复力偶矩[1]。根据图3等效模型可计算出悬架侧倾角刚度

同时车辆在作曲线运动时，车身产生侧倾力矩MΦr，车身的侧倾角则取决于侧倾力矩和侧倾角刚度。即

汽车的侧倾力矩包含了：悬挂质量离心力引起的侧倾力矩MΦr1；侧倾后悬挂质量重力引起的侧倾力矩MΦr2；独立悬架中，非悬挂质量的离心力引起的侧倾力矩MΦr3。即

车身侧倾角是影响汽车操纵稳定性和平顺性的一个重要参数。车身的侧倾力矩与汽车作曲线运动时的车速的平方成正比，即与侧向加速度成正比[1]。在SUV高速急转弯过程中，影响汽车侧翻的主要因素有重心高度、重心纵向位置、车速、前轮转向角、悬架侧倾特性等[5]。对于该事故车来说，由于悬架左侧扭杆弹簧调整的原因，使得该车侧倾角刚度较低、车身的侧倾角偏大，当车速达到一定值时，随车身侧倾力矩增加，车身侧倾角增大使车身失去稳定，以致方向发飘。

分析完行驶跑偏、方向发飘的原因后，制动跑偏的原因就容易解释了。制动时在惯性力作用下，汽车重心前移，汽车的前部会下沉，后部会抬升，由于前悬架双侧扭杆弹簧的刚度不一致，会使弹簧刚度软的一侧下沉比较严重，弹簧刚度硬的一侧则下沉较轻，这样汽车的重心会向一侧偏斜，使弹簧软的一侧制动力显现不足，致使汽车跑偏[2]。

4 结束语

在汽车使用和维修过程中，经常会遇到类似的棘手问题。由于汽车本身是一个综合的机械系统，影响汽车操纵稳定性和制动时方向稳定性的因素比较复杂，当汽车装配调整不当时，或经过长期行驶，汽车悬挂系统和导向杆系磨损、变形和橡胶衬套老化，汽车的悬架系统和转向系统发生运动干涉，就会影响汽车的操纵稳定性和制动性能。在分析和排除这类故障时，不仅要依靠经验，还必须从汽车的结构和行驶原理分析，综合考虑相关系统的逻辑关系和相互作用，才能找出真正的原因所在。

[1]余志生．汽车理论[M]．北京:机械工业出版社，2004．

[2]肖云魁．汽车故障诊断学[M]．北京:北京理工大学出版社，2006.

[3]吴柏宇，孙宝福．汽车行驶跑偏诊断与解析[J]．科技创新导报，2011(19)：40-41.

[4]郝伟．汽车跑偏的原因及解决方法[J]．机械管理开发，2009，(03)：29-31.

[5] 金智林，翁建生，胡海岩. 汽车侧翻及稳定性分析[J]．机械科学与技术，2007，(26)：355-358.