某6×2载货汽车怠速转向沉重问题分析与改进

王五春

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601 ）

某6×2载货汽车怠速转向沉重问题分析与改进

王五春

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601 ）

转向沉重问题是汽车最常见的故障之一，其影响因素较为复杂。本文以某6×2载货汽车为例，通过深入的理论计算分析及相关试验验证，指出了该类车型怠速转向沉重故障产生的主要原因，提出了一种优化改进措施，解决了怠速转向沉重的问题。

载货车；怠速；转向沉重；分析；优化

CLC NO.:U462Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)06-65-04

前言

对载货汽车而言，转向轻便性直接影响到整车的操纵稳定性。转向沉重问题极易使驾驶员产生驾驶疲劳，同时还会影响到转向系统各零部件的使用寿命，影响行车安全。怠速转向沉重现象是车辆在发动机怠速运行工况下行驶，驾驶员转向过程中会感到转向沉重，尤其快速转动方向盘时，转向沉重现象更为明显。本文所讨论的某6×2载货汽车使用路况弯道较多，用户经常在怠速工况下转弯行驶，怠速转向沉重问题给驾驶带来很大的危险性。

本文从设计理论的角度对某6×2载货汽车怠速转向沉重问题进行深入的分析，并通过装车试验验证，最后找出了该车型怠速转向沉重问题的主要原因。最终通过优化整改措施将问题彻底解决。

所涉及的车辆基本配置如下表1。

表1 车辆基本配置

1、影响因素分析

对车辆转向系统从设计理论的角度上进行分析，影响怠速转向沉重的主要因素有以下两个方面：（1）、转向系统传动机构传动比及转向系统输出扭矩；（2）、助力转向系统工作压力及系统流量匹配合理性。

1.1 转向系统传动机构分析

对该车型转向系统传动机构进行现场检查，在转向过程中转向系统各个零部件之间不存在干涉现象，助力转向管路连接无误。

下图1为该车型转向传动机构示意图。

转向系统传动机构影响转向沉重的设计因素主要有以下两点：1、转向传动机构角传动比；2、转向系统输出扭矩。

（1）转向系统传动机构传动比校核

通过以上计算分析可以发现，转向系统传动机构角传动比均在0.85～1.1之间，在设计推荐值范围内。

（2）转向系统输出扭矩校核

该车型配置转向器参数如下表3：

表2 转向器参数

方向机最大输出扭矩1M=8266N.m

助力缸最大输出扭矩

其中P为转向泵最大工作压力（14MPa）D为活塞缸直径（60mm），d为活塞杆直径（28mm），L为活塞杆连接点与支座铰接点距离（198mm），θ为偏摆极限转角（28°），η为助力缸效率（取0.96）

转向系统最大输出扭矩M=1M+2M= 13463N.m

其中，f为轮胎与地面摩擦系数（一般取0.8），G为前轴满载负荷，B为轮胎气压（一般取1.1MPa），m为前轴满载质量（一轴6750Kg、二轴7100Kg），g为重力加速度。

由以上公式可以计算出，转向系统最大转向阻力矩rM=8992N.m

转向系统最大输出扭矩M>最大转向阻力矩rM

以上分析可以得出，转向系统传动机构符合要求，从理论设计的基础上，该处不是造成怠速转向沉重的原因。

1.2 助力转向系统工作压力及系统流量分析校核

对该车型液压助力转向系统所需最大工作压力及控制流量进行匹配计算分析，其分析过程如下：

其中，P为油泵的最大工作压力；T为转向器的最大输出扭矩；0S为转向器油缸的工作面积；1S为是螺杆外径所占面积；FR为扇形齿分度圆半径。

由以上计算可以得出转向系统所需最大工作压力为15.5MPa。

转向器所需最大工作流量

其中，1Q为转向器所需最大工作流量，n为方向盘最大瞬时转速，重型货车取1.25r/s；t为方向机螺杆螺距；t为方向机效率系数（泄露系数），取0.85；1.5-2为经验系数，可能与制造水平有关。

由以上计算可以得出，转向器所需最大工作流量1Q=15.78L/min

助力缸所需最大工作流量

其中， D为助力缸工作缸径（70mm），d为助力缸推杆外径（28mm），V为方向盘每转油缸移动距离（37mm），N为转向盘最大转速（1.25r/s）

由以上可以得出Q2=8.97L/min

转向系统所需控制流量Q=Q1+Q2, Q=24.75L/min

发动机怠速工况下，动转泵所需排量q=Q3/S1×1000，其中S1为发动机怠速时转向泵的转速，Q3为发动机怠速转向盘转速1.25r/s时转向系统所需流量。

S1=S2×i ，其中S2为发动机怠速（700r/min），i为动转泵与发动机转速比（1.09）。

Q3=Q/1.5=16.5L/min

由以上计算公式可以计算出在发动机怠速运行工况下，系统所需转向泵的排量为25ml/r。

1.3 试验测试分析

对该车辆运行工况下系统流量进行测量，绘制出图2所示的系统流量特性曲线图。

由以上流量特性曲线可以看出怠速工况（发动机转速730r/min）下系统流量（12L/min）明显小于理论需求值（16.5L/min），由此可以看出车辆怠速运行工况下，系统流量过小，不能满足系统转向过程中流量的需求，导致怠速工况下转向沉重。

2、系统流量匹配优化

根据上文分析，车辆在发动机怠速运行的工况时，系统实际流量过小不能够满足转向系统使用要求是造成转向沉重的主要原因

针对如何提高车辆怠速使用工况下的系统流量，有以下两种途径：其一，通过提高动转泵与发动机转速比即传动比，以提高发动机怠速时动转泵的转速来提高系统流量；其二，通过提高转向泵的排量，在发动机怠速工况、转向泵转速不变的情况下使系统的流量增加。

由于第一种方案需对发动机与动转泵连接处的啮合齿轮齿数做修改，优化工作较为复杂，成本较高。故采取第二种优化途径，依据理论计算值调整转向泵的参数，以提高发动机怠速工况下系统的流量，优化后转向泵的相关技术参数如下表6。

表3 转向泵技术相关技术参数

3、试验及市场验证

针对该车辆更换优化方案中的转向泵，并对怠速工况下的系统流量进行检测，其检测结果如下表7。

表7 优化后系统流量测试结果

由上表测试结果可以看出，车辆怠速工况下，系统流量均值为16.03L/min，该值与理论计算值（16.5L/min）基本一致。

另外对优化方案实施后的车辆进行转向耗时试验，试验结果见下表8。

通过现场试车主观评价及相关试验验证，通过以上优化方案，怠速转向沉重问题消失，转向过程更加灵敏。

按此优化方案，该类车型陆续完成了小批量生产并投入市场，通过三个月的市场跟踪验证，无一例怠速转向沉重的问题，用户比较满意。

表8 转向耗时试验

4、结束语

该文从设计理论的角度，通过对转向系统传动机构及液压助力转向系统流量匹配合理性进行了深入的计算分析及相关试验验证，最终找出怠速转向

沉重问题产生的主要原因，通过相应的优化方案最终将问题彻底解决，试验验证效果良好。该文所及方法和结论对类似问题的解决具有一定的借鉴作用。

[1] 陈家瑞．汽车构造[下]．人民交通出版社，2002.

[2] 王望予．汽车设计．机械工业出版社，2004.

[3]《汽车工程手册》编辑委员会．汽车工程手册设计篇[M]．人民交通出版社，2001.

[4] 周奕财．汽车转向沉重的原因分析及排除 ．《科技信息》，2013年20期.

德国研究新型变速箱融入优化算法节省油耗

German research new gearbox integrated into fuel-saving optimization algorithm

下次如果有车在你前面松油减速，让你没能赶上绿灯，不要责备那个司机，因为那可能是变速箱的决定。

德国海尔布隆大学Hermann Koch-Groeber教授正在开发一种结合了定速巡航和松油滑行的变速箱，尽可能多地靠惯性滑行来节省燃料。他与合作伙伴：德国变速箱企业Getrag公司将新产品命名为automated gearbox（自动变速箱）。该产品根据地图等高线，选择合适的策略，让汽车高效率地上坡和下坡。节油效果为5-10%。

产品样机预计在明年完成。其背景为：为了满足欧盟的排放法规，欧洲的汽车制造商必须大幅削减其CO 2排放。欧盟委员会在2012年建立的标准规定，2020年每个品牌全系车型的碳排放必须降低30%以上。

A6 × 2truck id ling heavy steering prob lem analysis and im provement

Wang Wuchun
(Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601)

Heavy steering failure is one of the most common car faults, which factors are more complex. Based on a6 × 2trucks, for example, computational analysis and experimental verification by the relevant depth theoretical, points out the main reasons for the theoretical calculation and experimental verification of such models produced by idling heavy steering failure proposed by combining a optimized and improved measures to address the problem of idle heavy steering.

Dump Truck Idle Heavy steering Analysis Op tim ization

U462

A

1671-7988(2014)06-65-04

王五春，高级工程师，就职于安徽江淮汽车股份有限公司，从事重卡产品开发。