輕型載貨汽車匹配橫向穩定桿探析

王成立

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

為了降低汽車的固有振動頻率以改善行駛平順性，現代汽車懸架的垂直剛度值都較小，從而使汽車的側傾角剛度值也很小，結果使汽車轉彎時車身側傾嚴重，影響了汽車的行駛穩定性。為此，現代汽車大多都裝有橫向穩定桿來加大懸架的側傾角剛度以改善汽車的行駛穩定性。乘用車因為注重駕乘舒適性，懸架剛度較小，除部分扭力梁結構，一般都已使用穩定桿提升側傾剛度；在載貨汽車方面，穩定桿目前應用較少。

1 穩定桿的主要參數

以普通U型穩定桿結構說明其主要參數。如圖1所示：

圖1 普通穩定桿

穩定桿的側傾角剛度計算：

2 側傾角剛度與車輛穩態回轉的關系[1]

2.1 側傾

側傾要求側向加速度0.4 g時，汽車車身的側傾角不超過6°（一般可要求處于 2.5°到 5°之間），側傾剛度過大或過小都不行。側傾角剛度過小而側傾角過大的汽車操縱穩定性較差，反之則乘員缺乏側翻的感覺。

2.2 不足轉向度

2.2.1 車輪

懸架的側傾角剛度越大，則該橋上發生的輪荷轉移量也就越大，當傳遞足夠的側向力時，勢必導致輪胎側偏角的增大，對于前橋，側偏角增大意味著趨于不足轉向，對于后橋則意味著趨于過多轉向。因此，增加前懸架的側傾角剛度有利于使汽車趨于不足轉向，增加后懸架的側傾角剛度使汽車趨于過多轉向，如下圖2所示。

圖2 車輪示意

軸轉向[2]：車輛轉向時由橫向加速度引起的鋼板彈簧發生彎曲變形，前軸和后軸產生轉向的趨勢。對于前軸，軸轉向大趨于不足轉向；而后軸，軸轉向大趨于過度轉向，如下圖3所示。

圖3 軸轉向

側傾角剛度的增加，使車輪側偏角變化及軸轉向變化產生的作用是相反的，匹配過程需要找尋最優值。

穩定桿對于側傾，并不是穩定桿側傾角剛度越大越好，有研究表明，繼續增大橫向穩定桿剛度，對減小車身側傾角的工程意義不大，如圖4所示。

圖4 側傾角剛度影響

3 計算整車匹配穩定桿的側傾度[3]

以某卡車車型為例，我們分別計算四種情況下（無穩定桿、帶前穩定桿、帶后穩定桿、前后均帶桿）車輛側傾度和0.4 g側向加速度的側傾角。

表1 計算參數表

計算數據小結：

1）側傾度 φ'的設計范圍為（0.7～1.2）（°）/m/s2；

2）計算得車身側傾度：前后均帶（最優）＜后懸帶桿＜前懸帶桿＜不帶桿（最差）。

4 整車穩態回轉試驗

按照計算的幾種狀態進行實車試驗，載荷狀態按計算表格加載，車輛基本信息表如下所示。

表2 車輛參數表

試驗結果如下表3所示：

表3 試驗數據

分析試驗數據：

1）帶穩定桿對穩態回轉性能有不同程度的提升；對于穩態回轉性能不足的車輛可通過增加穩定桿的方式達成。

2）前后懸均帶穩定桿狀態對穩態回轉性能最好，后懸帶穩定桿次之，前懸帶穩定桿穩態回轉效果最小。

3）車身側傾度：前后均帶＜后懸帶桿＜前懸帶桿＜不帶桿，與理論計算值趨勢符合。

5 結語

橫向穩定桿，當前并未標配在輕型載貨汽車上，國內主要幾家商用車制造公司的主銷車型，江鈴凱運、順達前后懸架為多片鋼板彈簧結構，無橫向穩定桿；重汽豪沃，前后懸架為多片鋼板彈簧結構，無橫向穩定桿；福田歐馬可S3，前后懸架為多片鋼板彈簧結構，前后均帶有橫向穩定桿。試驗表明，通過增加橫向穩定桿來增加懸架總側傾剛度，能夠減小穩態轉向時的車身側傾角，有利于該項性能的提升。但對于懸架剛度較大的車輛來說，通過增加穩定桿來調整車身側傾角，其收益不如通過調整彈簧剛度來實現目標。