轻型载货汽车匹配横向稳定杆探析

王成立

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

为了降低汽车的固有振动频率以改善行驶平顺性，现代汽车悬架的垂直刚度值都较小，从而使汽车的侧倾角刚度值也很小，结果使汽车转弯时车身侧倾严重，影响了汽车的行驶稳定性。为此，现代汽车大多都装有横向稳定杆来加大悬架的侧倾角刚度以改善汽车的行驶稳定性。乘用车因为注重驾乘舒适性，悬架刚度较小，除部分扭力梁结构，一般都已使用稳定杆提升侧倾刚度；在载货汽车方面，稳定杆目前应用较少。

1 稳定杆的主要参数

以普通U型稳定杆结构说明其主要参数。如图1所示：

图1 普通稳定杆

稳定杆的侧倾角刚度计算：

2 侧倾角刚度与车辆稳态回转的关系[1]

2.1 侧倾

侧倾要求侧向加速度0.4 g时，汽车车身的侧倾角不超过6°（一般可要求处于 2.5°到 5°之间），侧倾刚度过大或过小都不行。侧倾角刚度过小而侧倾角过大的汽车操纵稳定性较差，反之则乘员缺乏侧翻的感觉。

2.2 不足转向度

2.2.1 车轮

悬架的侧倾角刚度越大，则该桥上发生的轮荷转移量也就越大，当传递足够的侧向力时，势必导致轮胎侧偏角的增大，对于前桥，侧偏角增大意味着趋于不足转向，对于后桥则意味着趋于过多转向。因此，增加前悬架的侧倾角刚度有利于使汽车趋于不足转向，增加后悬架的侧倾角刚度使汽车趋于过多转向，如下图2所示。

图2 车轮示意

轴转向[2]：车辆转向时由横向加速度引起的钢板弹簧发生弯曲变形，前轴和后轴产生转向的趋势。对于前轴，轴转向大趋于不足转向；而后轴，轴转向大趋于过度转向，如下图3所示。

图3 轴转向

侧倾角刚度的增加，使车轮侧偏角变化及轴转向变化产生的作用是相反的，匹配过程需要找寻最优值。

稳定杆对于侧倾，并不是稳定杆侧倾角刚度越大越好，有研究表明，继续增大横向稳定杆刚度，对减小车身侧倾角的工程意义不大，如图4所示。

图4 侧倾角刚度影响

3 计算整车匹配稳定杆的侧倾度[3]

以某卡车车型为例，我们分别计算四种情况下（无稳定杆、带前稳定杆、带后稳定杆、前后均带杆）车辆侧倾度和0.4 g侧向加速度的侧倾角。

表1 计算参数表

计算数据小结：

1）侧倾度 φ'的设计范围为（0.7～1.2）（°）/m/s²；

2）计算得车身侧倾度：前后均带（最优）＜后悬带杆＜前悬带杆＜不带杆（最差）。

4 整车稳态回转试验

按照计算的几种状态进行实车试验，载荷状态按计算表格加载，车辆基本信息表如下所示。

表2 车辆参数表

试验结果如下表3所示：

表3 试验数据

分析试验数据：

1）带稳定杆对稳态回转性能有不同程度的提升；对于稳态回转性能不足的车辆可通过增加稳定杆的方式达成。

2）前后悬均带稳定杆状态对稳态回转性能最好，后悬带稳定杆次之，前悬带稳定杆稳态回转效果最小。

3）车身侧倾度：前后均带＜后悬带杆＜前悬带杆＜不带杆，与理论计算值趋势符合。

5 结语

横向稳定杆，当前并未标配在轻型载货汽车上，国内主要几家商用车制造公司的主销车型，江铃凯运、顺达前后悬架为多片钢板弹簧结构，无横向稳定杆；重汽豪沃，前后悬架为多片钢板弹簧结构，无横向稳定杆；福田欧马可S3，前后悬架为多片钢板弹簧结构，前后均带有横向稳定杆。试验表明，通过增加横向稳定杆来增加悬架总侧倾刚度，能够减小稳态转向时的车身侧倾角，有利于该项性能的提升。但对于悬架刚度较大的车辆来说，通过增加稳定杆来调整车身侧倾角，其收益不如通过调整弹簧刚度来实现目标。