KC試驗臺在解決扭矩轉向問題中的運用

王凱　陶邦銀　丁常偉　葉明　于陽

摘 要：扭矩轉向是指車輛急加速時出現的跑偏現象。本文介紹了扭轉轉向原因及受力簡化模型，通過KC試驗臺模擬扭矩轉向工況，測量轉向系統逆向輸入摩擦力矩，為傳動系統目標設定及分解提供指導，可提前有效降低扭矩轉向風險。

關鍵詞：KC試驗；扭矩轉向；前輪驅動；半軸；傳動系統；目標設定

1 引言

扭矩轉向是指車輛急加速時出現的加速跑偏現象。利用KC試驗臺可以近似模擬并測量逆向輸入轉向系統摩擦力矩，為傳動系統目標設定和分解提供支持。

2 扭矩轉向現象及原因

扭矩轉向根本原因是左右傳動半軸不對稱。前驅車由于發動機橫置，變速箱通常不在汽車中心平面，而是偏置在一側，左、右半軸角度不同，使得扭矩分配到左、右側時不相等，當左右側扭矩差大于轉向系統逆向摩擦力時，轉向系統偏離中間位置而出現加速跑偏的現象，如圖1所示。

假定差速器輸出扭矩為T，左右扭矩平均分配。且輪胎與地面無打滑。

簡化模型及計算公式如下所示，見圖2：

注：不同公司計算公式存在差異，本文將傳動扭矩分解到輪胎處繞Z軸旋轉的扭矩，以便于KC臺架驗證。

T=TMAX*I1*IFD*η

左側扭矩：MZL=T/2*COSαL*SINβL

右側扭矩：MZR=T/2*COSαR*SINβR

左右側扭矩差：△MZ=/MZL-MZR/

式中：T為差速器最大輸出扭矩總和，TMAX為發動機最大扭矩，I1為1檔速比，IFD為主減速比，η為效率，α為半軸與差速器輸出軸之間的夾角，β為半軸與輸出端之間夾角。Mz為分解到輪胎處繞Z軸旋轉的扭矩。

若△Mz≤M，M為轉向系統的逆向摩擦力矩，扭矩差將不能克服轉向系統的摩擦而出現扭矩轉向現象；若△MZ>M，將導致扭矩轉向現象。

3 KC試驗臺測量

通過試驗完全模擬實車扭矩轉向工況較復雜，忽略急加速時載荷轉移等影響因素，KC試驗臺可以近似模擬測量轉向系統逆向驅動摩擦力矩，見圖3。

目前KC試驗臺無專門測量逆驅動轉向系統摩擦的工況，需進行手動模式測量或者編制腳本測量。

測量工況設定：

1.夾持車身，調整到試驗載荷高度，開啟發動機；

2.方向盤和轉向機器人斷開；

3.左前車輪采用轉角位移控制模式；

4.右前車輪采用隨動力的模式；

5.前軸X、Y、Z方向均采用力的模式，模擬實車真實情況；

驅動左前車輪，轉角±20°，車輪轉速1°/s；預熱2個循環，試驗3個循環，記錄左前車輪的驅動力矩和車輪轉角。

圖4和表1為測量數據展示：

4 目標設定及分解

為了在開發前期有效規避扭轉轉向，需要對傳動系統開展目標設定及分解，考慮到動靜摩擦力、載荷轉移等實車及臺架試驗之間差異因素，通常目標保守設定△MZ≤30Nm，后續可根據KC實測結果進行目標的修訂。然后根據上述公式反推校核左、右半軸夾角。

5 結語

本文對KC試驗臺在扭矩轉向中的運用進行了詳細的介紹，經實際驗證效果較好，對傳動系統目標設定及分解具有一定的指導意義。

參考文獻：

[1]余志生.汽車理論（ 第5版）.機械工業出版社，2009.

[2]李錦燦.《扭矩轉向對麥弗遜懸架前驅車的影響分析》.現代工藝、裝備制造 2014年第4期.

[3]王凱.《前驅車型扭矩轉向優化》.時代汽車，2018年11期.