某直纵梁轻型卡车行驶发飘问题浅析

仁春林，刘练



某直纵梁轻型卡车行驶发飘问题浅析

仁春林，刘练

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章通过理论校核和试验验证等对某直纵梁轻型卡车行驶发飘问题进行分析，以悬架为出发点，通过匹配不同型号的钢板弹簧，以及钢板弹簧采用不同的布置方式等，研究钢板弹簧设计参数、布置方式对整车行驶发飘的影响，从中选取最优方案应用于产品。旨在优化整车操纵稳定性，提升驾驶体验。

轻卡；悬架；行驶发飘；操纵稳定

引言

汽车的操纵稳定性是指汽车操纵性和稳定性的综合特性。操纵性是汽车及时而准确地执行驾驶员转向指令的能力。稳定性是汽车在行驶过程中，受到外界干扰后维持或迅速恢复原来运动状态的能力。操纵稳定性既反映汽车的实际行迹与驾驶员主观意图在时间上和空间上的吻合程度，又反映汽车运行的稳定程度。[1]

影响汽车操纵稳定性有诸多因素，其中，悬架系统对其影响亦较大。对于轻型卡车，一般采用纵置式钢板弹簧悬架，板簧的刚度、挠度等参数，以及板簧的悬挂布置方式等，直接影响整车质心高度、主销倾角、整车姿态角等，从而影响操纵稳定性。汽车的操纵稳定性，直接影响着驾驶员的主观驾驶体验。产品设计时，旨在产品具有良好的操纵稳定性。

某轻型卡车接到道路试验及部分市场反馈，车辆行驶时车身的侧倾较小，路感不强；转向回正很差，驾驶感受较差；定圆试验时，车辆是不足转向，但是绕远试验时，车辆向外侧的偏移量较小，总体感觉车辆行驶发飘。

本文通过对比不同设计参数的板簧以及不同布置方式的板簧悬架，分析悬架系统对行驶发飘和操稳的影响。

操纵稳定性的品质评价包括转向轻便性、行驶时路感、转向操纵灵敏性、抗外力干扰能力及受干扰后的反应、急转和行驶过程中的安全稳定性等，这些均属汽车品质特性的感觉评价。目前，汽车操纵稳定性评价执行的国家标准是QC/T 480-1999《汽车操纵稳定性指标限值与评价方法》，依据标准可进行稳态回转、转向回正性、转向轻便性、转向盘转角阶跃输入瞬态响应、转向盘转角脉冲输入瞬态响应和蛇形等共6项试验评价。[2]本文主要评价转向回正性和稳态回转。

1 方案建立并作理论计算

选定具有行驶发飘故障特性的某直纵梁轻型卡车，作为验证对象。

对故障车进行操纵稳定性试验评价，试验结果如下：

稳态回转：

图1 （故障车稳态回转试验值）

转向回正：

图2 （故障车转向回正试验值）

从试验结果来看，故障车辆中性转向点的侧向加速度得分较低，残留横摆角速度右转时得分也未达到60。

拟定方案：

根据故障车试验结果，结合故障车主销倾角、整车姿态角等参数，优化前后悬架参数，拟定三种整改方案进行对比分析。

方案一：该车状态为在故障原型车基础上降低后悬架钢板弹簧刚度（原后悬架钢板弹簧刚度为1387N/mm），设为原型车，作为参照。

方案二：在方案一的基础上降低前簧刚度，增大前轴的轴转向角度，减小整车的轴转向角度差，提高整车的中性转向点侧向加速度。

表1

方案三：调整后簧布置，降低整车高度，减小满载姿态角，该方案的布置实施后，整车的不足转向度会再加上后悬架的偏移角度，提升整车的不足转向。

三种方案的悬架设计计算参数见表1。

三种方案的前悬架布置方式相同，后悬架钢板弹簧的布置方式如图3、图4所示。

图3 （方案一、二后悬架布置方式）

图4 （方案三后悬架布置方式）

2 试验验证

按照拟定的设计方案，装配三台试验车在同一试验场依次进行性能试验。

试验结果见图5至图10。

稳态回转：

图5 （方案一）

图6 （方案二）

图7 （方案三）

转向回正：

图8 （方案一）

图9 （方案二）

图10 （方案三）

3 结果分析

根据试验结果分析可知，对于转向回正，三种试验方案左转残余横摆角速度表现均较大，右转残余横摆角速度表现均较好，驾驶员撒手后转向盘响应速度均表现较好，三种试验方案转向回正性能均较好且无明显差异。对于稳态回转，三种试验方案均具有典型的不足转向特性，不存在中性转向点，左、右转不足转向度均表现良好，方案二左、右转不足转向度较方案一无明显变化，方案三左、右转不足转向度较方案一和方案二有明显变大，且更理想；整车车身侧倾均表现较大，三种试验方案无明显差异。

结合三种方案悬架参数及布置方式，对比故障车辆悬架参数及布置方式，可以看出：

方案一相对于故障车辆，后悬架钢板弹簧刚度修改，主簧刚度降低82N/mm，主+副刚度降低501N/mm，满载整车姿态角减小0.29°，转向回正及稳态回转性能提升，表现良好。

方案二在方案一的基础上前簧刚度降低30N/mm，弧高增加10mm，满载前轴的轴转向角度增加至0.12°，整车姿态角与方案一基本一致，从试验结果看，稳态回转及转向回正性能表现良好，但与方案一相比无明显变化。

方案三前后悬架参数与方案一一致，变更后悬架板簧布置方式，降低后轮心高度，相对于方案一、二，满载整车姿态角减小0.35°左右，不足转向度进一步提升，转向回正无明显变化。

4 总结

三种方案均为以悬架为切入点，通过改变板簧刚度、弧高，以及布置方式等，从而改变整车姿态角、侧倾刚度、转向主销后倾角、前后轴侧偏角等参数，浅析悬架系统对操纵稳定性的影响。由结果分析可见，方案一减小后钢板弹簧刚度，后悬架挠度增加，满载整车姿态角减小，整车质心相对于故障车降低。方案二在减小后钢板弹簧的基础上，再降低前钢板弹簧刚度，增加其弧高，以适当增加前轴的轴转向角，整车质心基本不变，提高整车的中性转向点侧向加速度。方案三在方案一的基础上，变更后板簧布置方式，进一步减小整车姿态角，降低整车质心。

三种方案在稳态回转及转向回正方面均有明显改善，方案三不足转向度表现明显大于方案一和方案二，与客观试验结果一致；三种方案的车身侧倾表现均较大，其中方案二侧倾感觉最大（与客观试验结果有偏差，可能是由于陀螺仪固定位置有关）；三种方案60km/h车速下等速百米跑偏均为轻微向左跑偏，在该车速下直线行驶时，前轮轮跳明显，无法快速准确的确认该车的中间位置，导致车辆感觉有发飘的现象。

结果表明，适当减小整车姿态角（在设计值范围内），降低整车质心，以及适当增加轴转向角，可有效提升整车操纵稳定性。

[1] 马广文.交通大辞典.[M]上海交通大学出版社,2005,（01）.

[2] 陈振日.对汽车操纵稳定性现行评价指标的分析与建议.[M]汽车技术,2006,（9）.

The Comparative Analysis between unstable driving of a Light Truck

Ren Chunlin, Liu Lian

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper use theoretical check and test verification to analyse unstable driving of a light truck, according to the suspension system, using different types of leaf springs,and arranging leaf springs in different ways.Study the effect of spring design parameters and spring arrangement on unstable driving. In order to optimize the handling stability of the light truck, improve driving experience.

Light Truck; Suspension system; Unstable driving; Handling stability

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1671-7988(2018)16-107-03

U467

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1671-7988(2018)16-107-03

CLC NO.: U467

仁春林，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.038