汽車轉向系統標準要求及試驗探討

楊俊華

（重慶車輛檢測研究院有限公司國家客車質量監督檢驗中心，重慶 401122）

引言

GB 7258-2017《機動車安全運行技術條件》也對轉向系做了明確要求。

用來改變或保持汽車行駛或倒退方向的一系列裝置稱為汽車轉向系統。汽車轉向系統的功能就是按照駕駛員的意愿控制汽車的行駛方向。汽車轉向系統對汽車的行駛安全至關重要，汽車轉向系統是汽車安全必須要重視的系統。

1　轉向系統相關標準體系

鑒于轉向系統的重要性，國內外都對轉向系統做了相關規定。我國于1999年制定了GB 17675-1999《汽車轉向系 基本要求》，該標準等效采用 70/311/EEC《各成員國關于汽車及其掛車轉向機構的協議》，只是按中國標準編寫習慣，將試驗條件的內容分列出來，并增加了“機動動作時間”定義。

2　標準中對轉向系統的基本要求

GB 17675-1999對轉向系統做了明確規定。要求分基本要求和轉向力和響應時間要求。基本要求為：方向盤必須左置，不得單獨以后輪做為轉向車輪，不得裝用全動力轉向機構，轉向時車輪的偏轉必須是漸進的，轉向系統必須保證駕駛員在正常駕駛操作位置上能方便、準確操作，在任何操作位置上不得與其他零部件干涉，汽車轉向車輪應有自動回正能力，以保持汽車穩定的直線行駛。當汽車前行向左或向右轉彎時，轉向盤向左或向右的回轉角和轉向力不得有顯著差異；另外還對助力轉向做了特殊規定，轉向軸最大設計軸荷大于4000kg時，應采用轉向助力裝置；裝有轉向助力裝置的機動車，行駛時其助力功能不允許出現時有時無現象；當轉向助力裝置失效時，仍應具有用方向盤控制機動車的能力；裝有電動轉向助力裝置的汽車，行駛時應保證轉向助力裝置的電能供應。

GB 17675-1999對轉向力和響應時間要求為：以10km/h車速、24m轉彎直徑前行轉彎時，不帶助力時轉向力應小于245N，帶助力轉向但助力轉向失效時，其轉向力應小于588N。機動動作時間正常情況下不得大于4s，帶助力轉向但助力轉向失效時不得大于6s。

GB 7258-2017對轉向系的要求大致與GB 17675-1999相同，但轉向力和響應時間的要求略有差異，其要求為：機動車在平坦、硬實、干燥和清潔的水泥或瀝青道路上行駛，以10 km/h的速度在5s之內沿螺旋線從直線行駛過渡到外圓直徑為 25m的車輛通道圓行駛，施加于方向盤外緣的最大切向力應小于等于 245 N。從要求中可以看出，GB 17675-1999對轉向力和響應時間的要求更為詳細，更嚴格。

3　轉向試驗

3.1　由于轉向系的基本要求大多數為檢查性項目

也較簡單，因此本文重點介紹轉向力和響應時間的試驗。

試驗設備由轉向力設備和車速測量設備共同組成，重慶車輛檢測研究院采用的是轉向參數測試儀和車輛綜合性能測試儀，見圖1。

圖1　

3.2　測試方法

3.2.1車輛準備

裝載到廠定最大總質量，輪胎氣壓和軸荷分布符合制造廠要求；設備連接，連接好轉向參數測量儀和車輛綜合性能測試儀。場地要求：為平坦干燥的水平硬路面，目前重慶車輛檢測研究院的強檢試驗場有場地直徑 300m，路面附著系數大于0.92，車輛進入方向的縱向坡度小于千分之五，橫向坡度為零的動態廣場，完全能滿足試驗場地要求。

3.2.2試驗步驟

第一步：在場地中畫出直徑為24米的圓。

第二步：從左右兩個方向找出當車輛以24米圓軌跡行駛時對應的轉角，并做好標記，可用膠帶或彩筆等在轉向參數儀設備用的轉向盤和儀表板上做好對應標記。此步驟至關重要，當找出對應的轉角后，測量轉向力時可不用在24米直徑圓內進行，只需要將方向盤打到固定轉角即可。

第三步：以 10km/h的速度勻速行駛，試驗員與駕駛員溝通好可進行試驗后，試驗員在 VBOX軟件中點下開始按鈕，設備開始記錄數據；然后駕駛員在適當位置，立刻向左（右）打方向盤至之間的標記處，然后穩定好方向盤轉角，繼續行駛5s左右，試驗員結束該次試驗，保存好試驗數據；同一方向可做試驗兩三次；車輛在另外一個方向重復上述試驗。

3.2.3數據處理

試驗結束后，調取設備中的數據進行分析，看是否滿足標準要求，見圖2。

圖2　

若車輛帶助力轉向，將助力轉向失效后，重復以上試驗。

4　轉向試驗中有關問題探討

4.1　轉向試驗時轉向圓大小的探討

從GB 17675-1999要求看出，車輛要圍繞24米直徑圓做圓周運動，但標準中并沒有明確是外圓還是內圓，很顯然沿外圓運動時車輛需要轉動的角度更大，需要的時間更長，轉向力更大。而GB 7258-2017則明確了沿螺旋線從直線行駛過渡到外圓直徑為 25m的車輛通道圓行駛。在與國內外認證機構交流過程中，也一致認為在法規試驗中，一般按照外圓做轉向運動，以更嚴格的考核轉向系統。

4.2　轉向助力失效模擬方法探討

GB 17675-1999標準中對轉向助力失效時轉向力和響應時間都做了明確要求。主要目的是為了考核車輛的轉向助力系統出現故障時，轉向力和響應時間能否滿足車輛的行駛要求，以確保生命和財產安全。轉向系統助力失效可采用拆除助力轉向器的方法實現，但是這種方法實現起來比較麻煩，耗費時間長。通常在試驗過程中采用關閉點火開關的方式進行試驗。即在車速大約在12km/h-15km/h時關閉點火開關，此時車速會下降，在車速下降至10km/h-11km/h時迅速轉動方向盤至指定角度，記錄下響應時間和轉向力。這種關閉點火開關模擬失效的方法操作簡單、方便，可有效節約試驗時間。但當測量結果在限值邊緣時，則需進一步進行更嚴謹的失效試驗，確保測量結果的準確性。

4.3　響應時間及轉向力測量方法探討

在上述的試驗步驟中介紹了具體的步驟，其實這里有一個問題需要說明，也是早期試驗時經常出現的一個現象。就是在測量響應時間和轉向力時，我們只需要把車輛轉到之前標記好的角度就可以了，而不是把車輛轉到之前畫好的24m直徑圓中，這兩者差別極大。如果在測量響應時間和轉向力時把車輛轉到畫好的固定圓中，這對駕駛員的要求很高，需要重復試驗多次才能滿足要求；而如果不轉到固定的圓中，只轉到固定的轉角則較容易實現，大大減輕了試驗難度并節約了試驗時間。

5　結束語

響應時間和轉向力是轉向系統試驗時兩個重要的指標。本文提出的響應時間和轉向力試驗過程中轉向圓大小的確定、助力轉向失效的模擬方法、響應時間及轉向力測量方法探討，可供試驗人員在試驗過程中作為參考。

[1] GB 17675-1999《汽車轉向器基本要求》[S].

[2] GB 7258-2017《機動車安全運行技術條件》[S].

[3] 70/311/EEC COUNCIL DIRECTIVE of 8 June 1970 on the approxi-mation of the laws of the Member States relating to the steering equipment for motor vehicles and their trailers.