汽车转向试验研究

杨俊华

摘 要：本文介绍了国内外标准对汽车转向系基本要求，阐述了试验方法，探讨了试验有关问题。

关键词：汽车；转向试验

1 引言

用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，汽车转向系统是汽车安全必须要重视的系统。

2 国内外标准对转向系统的要求

鉴于转向系统的重要性，国内外都对转向系统做了相关规定。我国于1999年制定了 GB 17675-1999《汽车转向系基本要求》，该标准等效采用70/311/EEC《各成员国关于汽车及其挂车转向机构的协议》，只是按中国标准编写习惯，将试验条件的内容分列出来，并增加了“机动动作时间”定义。GB 7258-2012《机动车安全运行技术条件》也对转向系做了明确要求。

3 转向系基本要求

GB 17675-1999对转向系做了明确规定。要求分基本要求和转向力和响应时间要求。基本要求为：方向盘必须左置，不得单独以后轮做为转向车轮，不得装用全动力转向机构，转向时车轮的偏转必须是渐进的，转向系统必须保证驾驶员在正常驾驶操作位置上能方便、准确操作，在任何操作位置上不得与其他零部件干涉，汽车转向车轮应有自动回正能力，以保持汽车稳定的直线行驶。当汽车前行向左或向右转弯时，转向盘向左或向右的回转角和转向力不得有显著差异；另外还对助力转向做了特殊规定，转向轴最大设计轴荷大于4000kg时，应采用转向助力装置；装有转向助力装置的机动车，行驶时其助力功能不允许出现时有时无现象；当转向助力装置失效时，仍应具有用方向盘控制机动车的能力；装有电动转向助力装置的汽车，行驶时应保证转向助力装置的电能供应。

GB 17675-1999对转向力和响应时间要求为：以10km/h车速、24m转弯直径前行转弯时，不带助力时转向力应小于245N，帶助力转向但助力转向失效时，其转向力应小于588N。机动动作时间正常情况下不得大于4s，带助力转向但助力转向失效时不得大于6s。

GB 7258-2012对转向系的要求大致与GB 17675-1999相同，但转向力和响应时间的要求略有差异，其要求为：机动车在平坦、硬实、干燥和清洁的水泥或沥青道路上行驶，以10 km/h的速度在5s之内沿螺旋线从直线行驶过渡到外圆直径为 25m的车辆通道圆行驶，施加于方向盘外缘的最大切向力应小于等于 245 N。从要求中可以看出，GB 17675-1999对转向力和响应时间的要求更为详细，更严格。

4 转向试验介绍

4.1 由于转向系的基本要求大多数为检查性项目，也较简单，因此本文重点介绍转向力和响应时间的试验。

试验设备由转向力设备和车速测量设备共同组成，重庆车辆检测研究院采用的是转向参数测试仪和车辆综合性能测试仪，见图1。

4.2

测试方法

4.2.1

车辆准备：

装载到厂定最大总质量，轮胎气压和轴荷分布符合制造厂要求；设备连接，连接好转向参数测量仪和车辆综合性能测试仪。场地要求：为平坦干燥的水平硬路面，目前重庆车辆检测研究院的强检试验场有场地直径 300m，路面附着系数大于0.92，车辆进入方向的纵向坡度小于千分之五，横向坡度为零

的动态广场，完全能满足试验场地要求。

4.2.2 试验步骤

第一步：在场地中画出直径为24米的圆。

第二步：从左右两个方向找出当车辆以 24米圆轨迹行驶时对应的转角，并做好标记，可用胶带或彩笔等在转向参数仪设备用的转向盘和仪表板上做好对应标记。此步骤至关重要，当找出对应的转角后，测量转向力时可不用在24米直径圆内进行，只需要将方向盘打到固定转角即可。

第三步：以10km/h的速度匀速行驶，试验员与驾驶员沟通好可进行试验后，试验员在 VBOX软件中点下开始按钮，设备开始记录数据；然后驾驶员在适当位置，立刻向左（右）打方向盘至之间的标记处，然后稳定好方向盘转角，继续行驶5s左右，试验员结束该次试验，保存好试验数据；同一方向可做试验两三次；车辆在另外一个方向重复上述试验。

4.2.3 数据处理

试验结束后，调取设备中的数据进行分析，看是否满足标准要求，见图2。

若车辆带助力转向，将助力转向失效后，重复以上试验。

5 转向试验时有关问题探讨

5.1 转向试验时转向圆大小的探讨

围绕24米直径圆做圆周运动，但标准中并没有明确是外圆还是内圆，很显然沿外圆运动时车辆需要转动的角度更大，需要的时间更长，转向力更大。而GB 7258-2012则明确了沿螺旋线从直线行驶过渡到外圆直径为 25m的车辆通道圆行驶。在与国内外认证机构交流过程中，也一致认为在法规试验中，一般按照外圆做转向运动，以更严格的考核转向系统。

5.2 转向助力失效模拟方法探讨

GB 17675-1999标准中对转向助力失效时转向力和响应时间都做了明确要求。主要目的是为了考核车辆的转向助力系统出现故障时，转向力和响应时间能否满足车辆的行驶要求，以确保生命和财产安全。转向系统助力失效可采用拆除助力转向器的方法实现，但是这种方法实现起来比较麻烦，耗费时间长。通常在试验过程中采用关闭点火开关的方式进行试验。即在车速大约在12km/ h-15km/h时关闭点火开关，此时车速会下降，在车速下降至10km/h-11km/h时迅速转动方向盘至指定角度，记录下响应时间和转向力。这种关闭点火开关模拟失效的方法操作简单、方便，可有效节约试验时间。但当测量结果在限值边缘时，则需进一步进行更严谨的失效试验，确保测量结果的准确性。

5.3 响应时间及转向力测量方法探讨

在上述的试验步骤中介绍了具体的步骤，其实这里有一个问题需要说明，也是早期试验时经常出现的一个现象。就是在测量响应时间和转向力时，我们只需要把车辆转到之前标记好的角度就可以了，而不是把车辆转到之前画好的24m直径圆中，这两者差别极大。如果在测量响应时间和转向力时把车辆转到画好的固定圆中，这对驾驶员的要求很高，需要重复试验多次才能满足要求；而如果不转到固定的圆中，只转到固定的转角则较容易实现，大大减轻了试验难度并节约了试验时间。

6 结束语

响应时间和转向力是转向系统试验时两个重要的指标。本文提出的响应时间和转向力试验过程中转向圆大小的确定、助力转向失效的模拟方法、响应时间及转向力测量方法探讨，可供试验人员在试验过程中作为参考。

参考文献：

[1] GB 17675-1999《汽车转向器基本要求》[S].

[2] GB 7258-2012《机动车安全运行技术条件》 [S].

[3] 70/311/EEC COUNCIL DIRECTIVE of 8 June 1970 on the approximation of the laws of the Member States relating to the steering equipment for motor vehicles and their trailers.