汽車轉向系統(tǒng)國內外相關標準差異分析

吳 俊， 楊 超

(重慶車輛檢測研究院 國家客車質量監(jiān)督檢驗中心， 重慶 401122)

汽車轉向系統(tǒng)的性能是汽車整車及轉向系統(tǒng)零部件研發(fā)中必須測試的項目，我國的汽車公告檢驗中也包含了汽車轉向性能的測試。本文對汽車轉向系統(tǒng)現(xiàn)行國內外相關標準進行對比，提出國內現(xiàn)行標準急需修訂的建議。

1 國內外汽車轉向系統(tǒng)相關標準差異

目前，國內現(xiàn)行的汽車轉向標準主要為GB 17675-1999《汽車轉向系 基本要求》[1]，GB 7258-2017《機動車運行安全技術條件》[2]中對轉向系統(tǒng)也有規(guī)定；國外現(xiàn)行標準主要是歐洲經濟委員會制定的ECE R79《汽車轉向機構認證的統(tǒng)一規(guī)定》[3]。GB 17675-1999適用于M、N類汽車，從2000年實施以來，期間未修訂；ECE R79適用于M、N、O類汽車，適用范圍更廣，ECE R79最近一次修訂是2017年，比較符合汽車轉向系統(tǒng)的發(fā)展需求。

1.1 故障提示

ECE R79規(guī)定：轉向系統(tǒng)除了純機械方面的故障，應當以聲、光的形式給駕駛員提示；對于掛車，可以使用機械方面提示。車輛行駛過程中方向盤的振動和轉向力突增也可以作為故障提示信息。國標中沒有相應規(guī)定。

1.2 結構規(guī)定

GB 17675-1999僅對“轉向系統(tǒng)的外觀不應有銳角，不得與其他零部件產生干涉”等做了規(guī)定。ECE R79對轉向系統(tǒng)正常操作時的零部件干涉以及故障報警等做了規(guī)定，還對轉向系統(tǒng)的構造是否能承受車輛正常行駛時所受到的作用力和振動都有試驗要求。

1.3 轉向回正能力

GB 17675-1999和ECE R79都要求汽車轉向車輪應有自動回正能力，以確保汽車保持穩(wěn)定的直線行駛，但GB 17675-1999只是主觀評價，沒有試驗要求。而ECE R79則有相應的試驗要求：將車輛方向盤轉角設置為單側轉角行程的一半，并以大于10 km/h的車速行駛，在松開方向盤的情況下，車輛須維持在原來的回轉圓軌跡或者曲率半徑更大的軌跡，若回轉圓軌跡逐漸縮小，則判定無轉向回正能力。

1.4 最大轉向力和機動動作時間

GB 17675-1999和ECE R79對轉向系統(tǒng)的最大轉向力和機動動作時間都有相應規(guī)定，具體內容見表1。

GB 17675-1999對于所有車型的轉向力統(tǒng)一作了規(guī)定。相對于GB 17675-1999的籠統(tǒng)，ECE R79針對不同的車型分別在轉向系統(tǒng)正常和故障情況(一般指助力失效)下規(guī)定了不同的轉向半徑和轉向力，如表2所示。對試驗車輛轉向力的確定，ECE R79也規(guī)定持續(xù)作用時間小于0.2 s的力不計入結果。這相當于給采集的力進行了一次濾波，排除了干擾，使試驗結果更加接近實際。

表1 道路試驗條件及限值對比

表2 ECE R79對轉向力和機動動作時間限值

注：①若轉向半徑達不到12 m，試驗可在方向盤處于最大轉角位置時進行； ②對于非鉸鏈式汽車采用2根或2根以上的轉向車軸，最大轉向力為500 N，隨動轉向除外。

隨著助力轉向的普及以及轉向器零部件結構的優(yōu)化，現(xiàn)在汽車的轉向操作越來越輕便，操縱力遠小于國標要求。相比之下，歐標規(guī)定的情況和限值更加接近實際，更適應現(xiàn)代汽車技術的發(fā)展。

1.5 對掛車的規(guī)定

GB 17675-1999規(guī)定：掛車以規(guī)定車速行駛時，駕駛員必須能在不做異常轉向修正的條件下保持汽車直線行駛。ECE R79也有類似的規(guī)定，但增加了車輛外擺值的測試方法及限值。我國則將車輛外擺值的規(guī)定集中在了GB 1589-2016[4]標準中。

ECE R79規(guī)定：汽車列車以車速為5 km/h穩(wěn)定狀態(tài)行駛，牽引車的前外緣沿著半徑為25 m圓軌跡行駛時，測量掛車后部外緣所形成的圓弧。在相同條件下，車輛以(25 ± 1)km/h的速度重復此過程。在這2次試驗中，后者所形成的圓弧不應超出其在5 km/h車速形成圓弧外緣0.7 m 以上。且以車速為(25 ± 1)km/h行駛時，掛車后部外緣所形成的圓弧在該圓軌跡的切線延長線40 m范圍內，掛車任何部分的軌跡都不能超過該切線0.5 m范圍。這一點和GB 1589-2016中對汽車外擺值的規(guī)定有所不同，詳見表3。

表3 車輛外擺值測試要求對比

1.6 ECE R79的其他規(guī)定

1.6.1 轉向系和制動系共用同一動力源的規(guī)定

ECE R79規(guī)定：對轉向系和制動系共用同一動力源的車輛，當動力源出現(xiàn)故障時，應該優(yōu)先保證轉向系統(tǒng)的能源供應，且車輛(滿載)進行動力源故障之后的首次行車制動，其制動性能應該滿足制動標準[5-6]中對“O型試驗”的要求。當轉向系統(tǒng)或者能源供應系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，繼續(xù)對車輛制動踏板進行8次全行程制動操作，在第9次行車制動時，其制動性能至少達到制動標準中“應急制動性能”的要求。由于轉向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)共用同一動力源，以上規(guī)定也就是制動標準中對汽車制動系統(tǒng)“儲能裝置容量”的測試內容。

1.6.2 具有指令自動轉向、輔助轉向等功能車輛的規(guī)定

ECE R79將指令自動轉向功能分為A、B1、B2、C、D、E等幾類，且對配備A、B1類功能的車輛提出了相應的規(guī)定。A類指令自動轉向(如自動泊車)，其功能只能在車速不大于10 km/h的條件下運行，當超過限定車速的20%時，車輛自動關閉該功能，開啟和關閉該功能時，都應給駕駛員一個聲學或者光學的信號；B1類指令自動轉向為車道保持功能，ECE R79規(guī)定了該系統(tǒng)作用給駕駛員的轉向力不應超過50 N，且不同車型在相應車速下行駛時，系統(tǒng)調整車輛保持在選定道路所引起的橫向加速度值不應超過規(guī)定值。

對于輔助轉向裝置，任意部分的失效或故障不應導致車輛行為的突然變化，并仍應滿足ECE R79對轉向系統(tǒng)失效時的轉向力、機動動作時間的要求，且以ECE R79規(guī)定的轉向半徑和車速行駛時，引入故障，須在無特殊校正的情況下控制車輛。

1.6.3 裝配純液壓式轉向傳動裝置掛車的規(guī)定

純液壓式轉向傳動裝置的液壓管必須能夠承受4倍于制造商規(guī)定的最大正常工作壓力T，軟管總成應符合ISO標準：1402：1994，6605：1986和7751：1991；能量供應裝置必須用工作壓力為T的限壓閥進行過壓保護；轉向傳動裝置必須用工作壓力為(1.1T～2.2T)的限壓閥進行過壓保護。

1.6.4 全動力轉向系統(tǒng)的規(guī)定

GB 17675-1999規(guī)定汽車不能采用全動力轉向機構。這是為了防止助力失效時，轉向機構仍有控制汽車行駛方向的能力。ECE R79規(guī)定：全動力轉向系統(tǒng)在申請認證時，必須提供能證明系統(tǒng)安全的相關技術文件，包括系統(tǒng)原理及布置、系統(tǒng)安全故障處理程序、系統(tǒng)冗余和系統(tǒng)警告等。當全動力轉向系統(tǒng)控制傳輸方面故障時，車輛應仍能至少進行24次“8字型”行駛操作(每一圈的直徑為40 m，行駛車速為10 km/h)，操作過程中，車輛的轉向力必須滿足標準中對完好轉向系統(tǒng)轉向力的限值要求；當全動力轉向系統(tǒng)動力傳輸裝置故障時，轉向角不應出現(xiàn)突變，且車輛以最低10 km/h的車速進行25次“8字型”行駛操作，車輛的轉向力必須滿足標準中對轉向系統(tǒng)故障時轉向力的限值要求。

由于全動力轉向系統(tǒng)(如線控動力轉向[7])取消了傳統(tǒng)轉向系統(tǒng)的機械連接，為了確保轉向系統(tǒng)的可靠性，必須設計出具有容錯功能的系統(tǒng)結構及準確的控制策略[8]。在歐洲，已有IEC 61508[9]等相關標準對可編程電子系統(tǒng)的安全性能作出規(guī)定。但目前國內尚無相關標準對汽車涌現(xiàn)出的新技術進行規(guī)范，標準化工作較國外滯后嚴重。

2 國標不適主要體現(xiàn)

通過分析發(fā)現(xiàn)，國內外汽車轉向系統(tǒng)標準在技術要求和試驗方法方面存在較多差異。GB 17675-1999已不能適應現(xiàn)在汽車轉向系統(tǒng)的要求，主要體現(xiàn)在：

1) 對汽車轉向系統(tǒng)失效的報警裝置未作要求，不利于駕駛安全。

2) 對轉向力的指標要求較為寬松，未針對車型進行細分，提出更適合的限值，不利于產品質量的提升。

3) 對汽車轉向系統(tǒng)多數(shù)測試項目都采用主觀評價，而ECE R79卻提出了相應的試驗要求，且GB 17675-1999對一些轉向系和制動系共用同一動力源、采用特殊輔助轉向的車輛和全動力轉向系統(tǒng)等未提出相應的試驗方法和要求，存在檢測盲區(qū)。

3 結束語

通過分析國內外汽車轉向標準在技術要求和試驗方法等方面的差異，提出國內現(xiàn)行標準已不能適應現(xiàn)在汽車轉向系統(tǒng)的要求，急需修訂，通過分析也為我國汽車企業(yè)產品的出口認證提供了參考。