某皮卡操縱穩(wěn)定性改進

賈偉偉，陳開超，袁智明

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，合肥 230601）

1 引言

某皮卡車型在開發(fā)時發(fā)現(xiàn)整車的操縱穩(wěn)定性較差，對該車主、客觀評價時發(fā)現(xiàn)存在以下兩點問題：

1）整車的不足轉向度較低；

2）整車的車身側傾度較大。

2 原因分析

2.1 車身側傾

車身側傾度均偏大，這與該車采用的懸架形式有很大關系，其后獨立懸架結構形式為斜置單臂式（見圖1）。此懸架的側傾中心較低，在曲線行駛時，車輪隨車身一起傾斜的程度比較大，且整車質(zhì)心較高，這使得曲線行駛時，車身側傾更明顯了，整車的質(zhì)心與其他車型的對比（見表2）。

圖1 后獨立懸架

2.2 不足轉向度

整車不足轉向度偏小，與很多因素有關，前后懸架K&C特性、整車質(zhì)量的分布等都會對整車不足轉向度產(chǎn)生影響。可以通過對懸架 K&C特性的調(diào)整來改善整車的不足轉向特性。

表1 原車操縱穩(wěn)定性試驗數(shù)據(jù)

表2 不同車型的側傾中心

前束變化對車輛的直行穩(wěn)定性、車輛的穩(wěn)態(tài)響應有很大的影響，是汽車懸架的重要參數(shù)之一。對懸架平行跳動和懸架側向力受載兩種工況下的前束變化進行分析：

懸架平行跳動：

圖2 前懸架前束角變化

對于汽車前輪，車輪上跳時的前束值多設計成零至弱負前束(-0.5o/50mm)的變化，由圖可以看出，前懸架前束角曲線為單調(diào)變化，且上跳時朝負的前束值變化、下落時朝正的前束值變化，曲線變化趨勢合理，變化值約為(-0.4o/50mm)。

圖3 后懸架前束角變化

對于汽車后輪，車輪上跳時的前束值多設計成零至弱負前束(0.3o/50mm)的變化，與上跳行程相對應的前束變化最好呈直線。由圖可以看出，與上跳條行程相對應的前束角呈直線變化，且上跳時朝正的前束值變化、下落時朝正的前束值變化，曲線變化趨勢合理，變化值約為(0.25o/50mm)。

懸架側向力受載：

圖4 前懸架右輪前束角變化

可以看出右前輪在受側向力時，隨著側向力的增加，前束值變小，則前懸架趨于增加不足轉向度，變化值約為-0.078[deg/KN]。

圖5 后懸架右輪前束角變化

右后輪在受側向力時，隨著側向力的增加，前束值變小，則趨于減小不足轉向度，變化值約為-0.054[deg/KN]?？梢钥闯鲈撥囀軅认蛄r，前懸架有增加不足轉向度的趨勢，而后懸架趨于減小不足轉向度，因此這可能會導致整車不足轉向度偏低，這可以通過對后獨立懸架襯套剛度的調(diào)整來進行改善。

該皮卡采用標準的發(fā)動機前置后驅方式，這種驅動方式也會導致整車不足轉向度偏低。

3 改進方案

通過以上對整車操穩(wěn)性能的分析，可以在以下方面進一步提高整車的操縱穩(wěn)定性：

（1）調(diào)整后獨立懸架襯套的剛度來改變后獨立懸架在受側向力時懸架C特性

圖6 后懸架側向力加載

該車受側向力時，后懸架趨于減小不足轉向度，這可以通過對后獨立懸架襯套剛度的調(diào)整來進行改善。

通過對后獨立懸架襯套剛度的改變來對后懸架受側向力作用時懸架的C特性進行調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)調(diào)整的空間不大，不能從根本上改變后懸架受側向力作用時懸架前束的變化趨勢，剛度的調(diào)節(jié)只能讓變化量變得小一些，且本身變化量不大。因此不對后獨立懸架內(nèi)外側的襯套剛度進行調(diào)整。

（2）調(diào)整前懸架襯套的剛度

通過降低襯套 F1的徑向剛度，可以增加前輪受側向力時的前束角變化量，從而降低前懸架側向力系數(shù)，降低前軸的等效側偏剛度。分析表明，把 F1的徑向剛度降低，可降低前懸架的等效側偏剛度，同時又不至于使后懸架其它K&C特性發(fā)生大的改變。

圖7 R-II前懸架

現(xiàn)對改變 F1徑向剛度后整車主要操穩(wěn)性能進行分析，通過分析可以看出：改變 F1襯套剛度后對提高整車不足轉向度是有利的，因此將改變 F1襯套徑向剛度作為性能提升的一個方面。

（3）合理地搭配前后懸架穩(wěn)定桿

在方案（2）的基礎上可以通過前后懸架穩(wěn)定桿的合理搭配來對整車側傾度和不足轉向度進行調(diào)整?，F(xiàn)擬采用加裝后穩(wěn)定桿的辦法來降低車身側傾度，但是這同時也會導致整車不足轉向度降低。因此，綜合考慮，需要對前懸架穩(wěn)定桿進行調(diào)整，從而使得整車側傾度降低而不足轉向度維持現(xiàn)有水平或更高。

圖8 后獨立懸架穩(wěn)定桿外形及連接方式

圖9 前后懸架穩(wěn)定桿

已經(jīng)獲得后懸架穩(wěn)定桿尺寸及形狀，需要確定穩(wěn)定桿直徑。同時需要對前懸架穩(wěn)定桿做出調(diào)整（提高穩(wěn)定桿的利用率或增加穩(wěn)定桿剛度），見圖8。

現(xiàn)通過改變后穩(wěn)定桿直徑及前穩(wěn)定桿的L1來對R-II整車操縱穩(wěn)定性進行分析：通過分析發(fā)現(xiàn)，改變 L1的大小對整車不足轉向特性影響很小，且實車結構及穩(wěn)定桿形狀也很難實現(xiàn)，因此，不對 L1進行調(diào)整。轉而探求通過增加穩(wěn)定桿直徑的方法來增加懸架側傾角剛度，進而降低車身側傾度。前、后穩(wěn)定桿直徑需要在整車操縱穩(wěn)定性分析的基礎上獲得。

通過上述分析和試驗驗證，最終確定以下整改方案：

（1）降低前懸架的襯套的徑向剛度，如圖10；

圖10 前懸架襯套剛度整改

（2）增加前穩(wěn)定桿，結構如圖8，穩(wěn)定桿直徑為φ25mm；

（3）增加后穩(wěn)定桿直徑，直徑由原先的φ28mm增加至φ30mm。

4 結論

本文對操縱穩(wěn)定性中的不足轉向和車身側傾的整改進行分析，通過分析和驗證確定懸架的襯套剛度和穩(wěn)定桿的選型對操縱穩(wěn)定性有較大的影響。按以上分析的整改措施實施，重新對整車進行操縱穩(wěn)定性評價，最終整車的試驗結果都能夠滿足整車的設計要求。

表3 整改后操縱穩(wěn)定性試驗數(shù)據(jù)