汽车转向系统国内外相关标准差异分析

吴 俊， 杨 超

(重庆车辆检测研究院 国家客车质量监督检验中心， 重庆 401122)

汽车转向系统的性能是汽车整车及转向系统零部件研发中必须测试的项目，我国的汽车公告检验中也包含了汽车转向性能的测试。本文对汽车转向系统现行国内外相关标准进行对比，提出国内现行标准急需修订的建议。

1 国内外汽车转向系统相关标准差异

目前，国内现行的汽车转向标准主要为GB 17675-1999《汽车转向系 基本要求》[1]，GB 7258-2017《机动车运行安全技术条件》[2]中对转向系统也有规定；国外现行标准主要是欧洲经济委员会制定的ECE R79《汽车转向机构认证的统一规定》[3]。GB 17675-1999适用于M、N类汽车，从2000年实施以来，期间未修订；ECE R79适用于M、N、O类汽车，适用范围更广，ECE R79最近一次修订是2017年，比较符合汽车转向系统的发展需求。

1.1 故障提示

ECE R79规定：转向系统除了纯机械方面的故障，应当以声、光的形式给驾驶员提示；对于挂车，可以使用机械方面提示。车辆行驶过程中方向盘的振动和转向力突增也可以作为故障提示信息。国标中没有相应规定。

1.2 结构规定

GB 17675-1999仅对“转向系统的外观不应有锐角，不得与其他零部件产生干涉”等做了规定。ECE R79对转向系统正常操作时的零部件干涉以及故障报警等做了规定，还对转向系统的构造是否能承受车辆正常行驶时所受到的作用力和振动都有试验要求。

1.3 转向回正能力

GB 17675-1999和ECE R79都要求汽车转向车轮应有自动回正能力，以确保汽车保持稳定的直线行驶，但GB 17675-1999只是主观评价，没有试验要求。而ECE R79则有相应的试验要求：将车辆方向盘转角设置为单侧转角行程的一半，并以大于10 km/h的车速行驶，在松开方向盘的情况下，车辆须维持在原来的回转圆轨迹或者曲率半径更大的轨迹，若回转圆轨迹逐渐缩小，则判定无转向回正能力。

1.4 最大转向力和机动动作时间

GB 17675-1999和ECE R79对转向系统的最大转向力和机动动作时间都有相应规定，具体内容见表1。

GB 17675-1999对于所有车型的转向力统一作了规定。相对于GB 17675-1999的笼统，ECE R79针对不同的车型分别在转向系统正常和故障情况(一般指助力失效)下规定了不同的转向半径和转向力，如表2所示。对试验车辆转向力的确定，ECE R79也规定持续作用时间小于0.2 s的力不计入结果。这相当于给采集的力进行了一次滤波，排除了干扰，使试验结果更加接近实际。

表1 道路试验条件及限值对比

表2 ECE R79对转向力和机动动作时间限值

注：①若转向半径达不到12 m，试验可在方向盘处于最大转角位置时进行； ②对于非铰链式汽车采用2根或2根以上的转向车轴，最大转向力为500 N，随动转向除外。

随着助力转向的普及以及转向器零部件结构的优化，现在汽车的转向操作越来越轻便，操纵力远小于国标要求。相比之下，欧标规定的情况和限值更加接近实际，更适应现代汽车技术的发展。

1.5 对挂车的规定

GB 17675-1999规定：挂车以规定车速行驶时，驾驶员必须能在不做异常转向修正的条件下保持汽车直线行驶。ECE R79也有类似的规定，但增加了车辆外摆值的测试方法及限值。我国则将车辆外摆值的规定集中在了GB 1589-2016[4]标准中。

ECE R79规定：汽车列车以车速为5 km/h稳定状态行驶，牵引车的前外缘沿着半径为25 m圆轨迹行驶时，测量挂车后部外缘所形成的圆弧。在相同条件下，车辆以(25 ± 1)km/h的速度重复此过程。在这2次试验中，后者所形成的圆弧不应超出其在5 km/h车速形成圆弧外缘0.7 m 以上。且以车速为(25 ± 1)km/h行驶时，挂车后部外缘所形成的圆弧在该圆轨迹的切线延长线40 m范围内，挂车任何部分的轨迹都不能超过该切线0.5 m范围。这一点和GB 1589-2016中对汽车外摆值的规定有所不同，详见表3。

表3 车辆外摆值测试要求对比

1.6 ECE R79的其他规定

1.6.1 转向系和制动系共用同一动力源的规定

ECE R79规定：对转向系和制动系共用同一动力源的车辆，当动力源出现故障时，应该优先保证转向系统的能源供应，且车辆(满载)进行动力源故障之后的首次行车制动，其制动性能应该满足制动标准[5-6]中对“O型试验”的要求。当转向系统或者能源供应系统出现故障时，继续对车辆制动踏板进行8次全行程制动操作，在第9次行车制动时，其制动性能至少达到制动标准中“应急制动性能”的要求。由于转向系统和制动系统共用同一动力源，以上规定也就是制动标准中对汽车制动系统“储能装置容量”的测试内容。

1.6.2 具有指令自动转向、辅助转向等功能车辆的规定

ECE R79将指令自动转向功能分为A、B1、B2、C、D、E等几类，且对配备A、B1类功能的车辆提出了相应的规定。A类指令自动转向(如自动泊车)，其功能只能在车速不大于10 km/h的条件下运行，当超过限定车速的20%时，车辆自动关闭该功能，开启和关闭该功能时，都应给驾驶员一个声学或者光学的信号；B1类指令自动转向为车道保持功能，ECE R79规定了该系统作用给驾驶员的转向力不应超过50 N，且不同车型在相应车速下行驶时，系统调整车辆保持在选定道路所引起的横向加速度值不应超过规定值。

对于辅助转向装置，任意部分的失效或故障不应导致车辆行为的突然变化，并仍应满足ECE R79对转向系统失效时的转向力、机动动作时间的要求，且以ECE R79规定的转向半径和车速行驶时，引入故障，须在无特殊校正的情况下控制车辆。

1.6.3 装配纯液压式转向传动装置挂车的规定

纯液压式转向传动装置的液压管必须能够承受4倍于制造商规定的最大正常工作压力T，软管总成应符合ISO标准：1402：1994，6605：1986和7751：1991；能量供应装置必须用工作压力为T的限压阀进行过压保护；转向传动装置必须用工作压力为(1.1T～2.2T)的限压阀进行过压保护。

1.6.4 全动力转向系统的规定

GB 17675-1999规定汽车不能采用全动力转向机构。这是为了防止助力失效时，转向机构仍有控制汽车行驶方向的能力。ECE R79规定：全动力转向系统在申请认证时，必须提供能证明系统安全的相关技术文件，包括系统原理及布置、系统安全故障处理程序、系统冗余和系统警告等。当全动力转向系统控制传输方面故障时，车辆应仍能至少进行24次“8字型”行驶操作(每一圈的直径为40 m，行驶车速为10 km/h)，操作过程中，车辆的转向力必须满足标准中对完好转向系统转向力的限值要求；当全动力转向系统动力传输装置故障时，转向角不应出现突变，且车辆以最低10 km/h的车速进行25次“8字型”行驶操作，车辆的转向力必须满足标准中对转向系统故障时转向力的限值要求。

由于全动力转向系统(如线控动力转向[7])取消了传统转向系统的机械连接，为了确保转向系统的可靠性，必须设计出具有容错功能的系统结构及准确的控制策略[8]。在欧洲，已有IEC 61508[9]等相关标准对可编程电子系统的安全性能作出规定。但目前国内尚无相关标准对汽车涌现出的新技术进行规范，标准化工作较国外滞后严重。

2 国标不适主要体现

通过分析发现，国内外汽车转向系统标准在技术要求和试验方法方面存在较多差异。GB 17675-1999已不能适应现在汽车转向系统的要求，主要体现在：

1) 对汽车转向系统失效的报警装置未作要求，不利于驾驶安全。

2) 对转向力的指标要求较为宽松，未针对车型进行细分，提出更适合的限值，不利于产品质量的提升。

3) 对汽车转向系统多数测试项目都采用主观评价，而ECE R79却提出了相应的试验要求，且GB 17675-1999对一些转向系和制动系共用同一动力源、采用特殊辅助转向的车辆和全动力转向系统等未提出相应的试验方法和要求，存在检测盲区。

3 结束语

通过分析国内外汽车转向标准在技术要求和试验方法等方面的差异，提出国内现行标准已不能适应现在汽车转向系统的要求，急需修订，通过分析也为我国汽车企业产品的出口认证提供了参考。