汽車急加速起步跑偏故障分析

蔡言龍 李紅敏 劉利寶

摘 要：目前汽車行業內對急加速起步跑偏故障的分析、研究很少，且相關測試標準空白。文章對該跑偏故障進行了理論分析，并提出了相關的試驗測試方法，通過試驗證明了，在急加速起步跑偏過程中，由于左右驅動軸長度不相等，左右側半軸傾角不一致，確實存在扭矩轉向效應。并按照單一變量法原則進行排查測試，發現平衡左右輪荷、等剛度驅動軸、等剛度等角度驅動軸等方案，能夠不同程度的優化改善急加速起步跑偏故障，為今后解決類似故障提供了有效參考。

關鍵詞：急加速起步；跑偏；驅動軸；等剛度

中圖分類號：U472.42 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）02-0067-03

Abstract： At present， the analysis and research on the fault of rapid acceleration start deviation in the automobile industry are very few， and the related test standards are blank. In this paper， the fault of running deviation is analyzed theoretically， and the relevant testing method is put forward. It is proved by the test that， in the course of running deviation at the start of rapid acceleration， since the length of the left and right driving shafts is not equal， the inclination angle of the left and right hemispheres is not the same. There is a torque steering effect. According to the principle of single variable method， it is found that the schemes of balancing left and right wheel load， equal stiffness drive shaft and equal stiffness angle drive shaft can optimize and improve the fault of rapid acceleration start deviation in varying degrees， which provides an effective reference for solving similar problems in the future.

Keywords： rapid acceleration start； running deviation； driving shaft； equal stiffness

引言

近幾年SUV市場競爭越來越激烈，消費群體也趨向于年輕化，各主機廠不僅只注重提高整車的安全性、操控性和舒適性，對整車的加速起步性能、起步動力性能的研究投入也越來越大。汽車急加速起步跑偏是指汽車在起步過程中，駕駛員將方向盤自由的置于中間位置，猛踩油門加速起步，而汽車的行駛方向向左或向右偏離汽車縱向軸線方向的一種危險現象。

目前業內相關人員對車輛行駛跑偏、制動跑偏分析和研究較多，且在國際上已有相關測試標準。但對急加速起步跑偏故障的分析、研究很少，且相關測試標準空白。本文參考相關成熟車型的設計開發經驗，提出了急加速起步跑偏的相關測試方法，并有針對性的對車輛布置參數進行排查，驗證各種解決該故障的有效方法。

1 急加速起步跑偏理論分析

引起汽車急加速起步跑偏的因素有很多，如左右輪胎氣壓不均，四輪定位不準確，零件制造和裝配誤差，以及路面不平和側向風阻等。這些因素分析與汽車行駛跑偏、制動跑偏類似，在此不做贅述。本文以車輛底盤布置形式和動力匹配為側重點，進行詳細分析。

目前，多數在售和在研車型采用前置前驅、發動機斜置的底盤結構，如圖1所示。發動機與車輛Z平面成一定的夾角，這里面包含一定的技術參數，即平衡左右驅動軸布置夾角，使左右相互抵消一部分橫向動力輸出，進而更加平順的輸出動力。

根據前置前驅、發動機斜置的底盤結構，可得其前驅動力總成布置簡圖，如圖2所示，其左右側驅動軸長度不相等。當車輛急加速起步時，傳遞到左、右車輪的驅動力，會繞各自主銷軸產生一個轉向分力矩，參考相關文獻，該轉向分力矩公式為：

由于發動機斜置，導致左右側驅動軸長度不相等，由圖2可知，其左右半軸傾角不同，A

2 急加速起步跑偏測試

通過上述分析，車輛在急加速起步過程中，存在扭矩轉向效應，可通過實際測試某國產型SUV左右驅動軸的扭矩輸出是否一致來驗證。

測試條件：

（1）測試區路面應平整，無凸起坑洼，無大塊石子等；（2）測試車四個輪胎氣壓均調整為標準值；（3）測試車的左、右驅動軸總成分別布置傳感器和應變片，以便輸出扭矩結果；（4）負載僅為試驗員1人。

測試方法：

（1）將測試車開入測試區，打開中控顯示屏，顯示方向盤轉角信息；（2）將方向盤擺正，屏幕轉角顯示為0°，汽車怠速停穩；（3）再掛入D檔，松開或微扶方向盤，猛踩加速踏板到底；（4）觀測車輛轉角、車輛行駛軌跡、輸出扭矩等信息。

測試結果：

由表1可知，該測試車左、右前驅動軸輸出扭矩不相等，且左驅動軸扭矩明顯大于右驅動軸。證明了，在急加速起步跑偏過程中，由于左右驅動軸長度不相等，左右側半軸傾角不一致，確實存在扭矩轉向效應。

3 改善方案

為改善急加速起步跑偏故障，以該測試車型為例，按照單一變量法原則，逐一排查影響要素。本文重點從左右輪荷、驅動軸的剛度和角度、懸置高度等參數進行分析。

3.1 平衡左右輪荷

排查發現前軸左、右輪荷相差約80kg，于是在不大動整車布置的情況下，在輪荷偏小一側的前機蓋，直接增加80kg配重沙袋，并進行測試。測試結果如表2所示，由于輪荷不一致，自然附著力不一致，其對起步跑偏有一定的影響。因此，在整車底盤設計時，為降低急加速起步跑偏故障，應盡量保證左、右軸輪荷平衡。

3.2 等剛度驅動軸

剛度計算公式：

由公式（2）計算驅動軸的分段剛度，再由公式（3）累加計算驅動軸總體剛度，得到理論計算值，按此尺寸要求更改為等剛度的左右軸：

（1）左軸：軸桿由直徑29mm減細至27mm，其余尺寸不變。

（2）右軸：外端節型和軸桿尺寸不變，只更改長柄滑套，即從右軸支架外側長柄處中間截開再焊接空心軸桿，設計為？覫44×5mm的套筒，其余尺寸同原來的尺寸，如圖3所示。

左、右軸剛度調為接近1：1后，對該車進行測試，結果如表3所示。分析可知，此方案對急加速起步跑偏有一定改善，應盡量開發等剛度驅動軸。

3.3 等剛度等角度驅動軸

在3.1改善方案的基礎上，對左、右軸進行等角度改進。其中左軸：不變更；右軸：軸桿借用左軸，長柄整體尺寸不變，內鑄鋁支架與球籠間加長14mm，內鑄鋁支架與油封襯套架防塵蓋之間更改為空心軸桿焊接，其余保持尺寸不變，如圖4所示。

左、右軸剛度調為接近1：1，布置角度調為1：1后，測試結果如表4所示，分析可知，此方案對該跑偏有更明顯改善，應盡量開發等剛度等角度驅動軸。

3.4 更改懸置高速

通過分析發現更改單側懸置高度可以有效平衡左右布置角度。將右側懸置墊高并進行測試，發現對跑偏有明顯改善。但此更改方案，會影響整車各項頻率振動，而且會從很大的方面影響相關布置，對已成型車型來說，此更改方案是不可行的。

4 結論

通過上述分析可知，對于即將上市的車型，大動干戈的更改整車布置是不合理的，較可行的方案是：通過優化調整車輛個別參數，以改善急加速起步跑偏，進而滿足相關設計要求。對于此測試車型來說，將左右驅動軸，更改為等角度等剛度的驅動軸，并平衡左右輪荷，能有效改善加速起步跑偏。對于正在研發的車型，一定要在初始設計過程中，明確新平臺搭建的夾角標準，從整車布置上做全新的校核與調整，從根源上解決急加速起步跑偏。

參考文獻：

[1]彭濤，楊志強，李亭，等.基于ADAMS的汽車跑偏影響因素分析[J].汽車工程師，2015（5）：44-47.

[2]郭孔輝.汽車操縱動力學[M].吉林科學技術出版社，1991.

[3]趙哲南，王樹剛.車輛跑偏的影響因素及控制辦法[J].研究與開發，2016（6）：62-63.

[4]柳楊，劉紅領，陳偉，等.影響汽車跑偏的因素[J].計算機輔助工程，2006（9）：165-168.

[5]張競先，凌雯，余卓平，等.汽車行駛跑偏機理分析[J].上海汽車，2000（3）：21-22.