转弯直径影响因素及优化方案讨论

王海峰，张雷，邵文彬

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

转弯直径影响因素及优化方案讨论

王海峰，张雷，邵文彬

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要讲述已量产整车产品优化最小转弯直径的可行性方法及注意事项。主要目的是为设计人员提供解决类似问题的设计参考，以便其更快更好的完成工作。

C-EPS；最小转弯直径

CLC NO.:U463.44+4Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)06-84-02

前言

在整车产品研发过程中经常会出现对已量厂车辆的某项性能进行优化的工作，此时因为车辆的整体参数及部件都已定型，少量的变更机会导致周边部件结构进行大量变更，造成大量成本产生。此时就需要设计人员对所有变更方案进行取舍，以便确定性价比最高方案。本文将就实际发生的一款量产车型后期最小转弯直径优化工作进行讲述，以便设计人员就解决相似问题是予以参考。

1、转弯直径理论计算

为解决整车最小转弯直径问题，首先必须在转弯直径计算公式上下手。

通过公式可知，影响整车转弯直径的主要参数为整车的轮距W、轴距L、主销距K(主销接地点之间的距离)、主销偏距、外轮转角α和内轮转角β。

首先需要对这些影响因素进行初步筛选，筛选原则将遵循改进效果明显和变更成本较小的原则。

图1

2、下面将对转弯直径的各个影响因素进行详细分析

1）通过更改整车轴距大小来改善转弯直径；

根据公式换算：

在现有车型参数下，轴距每减小 100mm转弯直径可以降低 0.3m左右，改善效果明显。但此方案涉及大量设计变更，整个车身造型都需进行改动。

2）通过减小轮距来来改善转弯直径；

图2

根据公式换算：

在现有车型参数下，轮距每减小 100mm转弯直径可以降低 0.1m左右，改善效果不明显，而且此方案会导致悬架整体结构发生变化，更会对悬架KC特性产生不利影响。 少量移动没有效果；大量移动将涉及大量设计变更。

3）通过更改主销偏移距来减小转弯直径；

图3

现市场车型主销偏移距皆在±30mm之内，而此量厂车型主销偏移距为-10mm

主销偏移距单位为 mm，对转弯直径影响较小，改动空间不大；而且此改动对悬架性能影响较大。

4）通过更改车轮转角来减小转弯直径；

根据公式换算：

在现有车型参数下，车轮转角增大，都会对转弯直径造成较大影响。车轮内外轮转角没增大 1°，转弯直径可以降低0.3m左右。

而且此种方案对周边结构影响较小，是比较理想的改进手段。通常而言更改车轮转角的方案有两种；1.增大齿条行程；2.改变转向梯形结构。其中更改齿条行程相对简单，只需考虑物理上的空间避让即可；而改变转向梯形结构需要考虑悬架KC特性，需要重点考虑悬架性能影响。

3、案例分析

下文将通过一个实例来具体讲述在实际开发中可能遇到的问题。

例：现有一款量产车辆，转弯直径在13m左右。根据项目目标要求，转弯直径需要降低到12.4m以内。现根据如下步骤进行项目改进工作。

工作一：车轮跳动空间校核

图4

车轮内外转角的增大会导致轮胎与车身纵梁的间隙变小（某些极限工况下可能会导致干涉）。经数模模拟验证及实车验证车轮包络与纵梁没有干涉风险，纵梁无需更改。

工作二：转向器齿条行程空间校核

转向器齿条行程受自身物理结构影响，在不考虑大量模具更改的前提下，此车型齿条行程可单边增大2mm。

图5

工作三：转向梯形更改校核

1）转向器轴线位置空间移动，由此改变车轮运动关系，增大车轮转角。

由KC分析可知，转向器内球头硬点沿X向移动10mm后（转弯直径降低0.3m），前轮前束变化量3.75°，不能满足要求（要求前束变化量＜0.5°）。

图6

注：转向器轴线移动方向需要根据其与前轮中线的位置关系进行，不能一概而论。

2）更改转向器外球头硬点，其目的也是为改变车轮内外轮转角，并由此改善转弯直径。

图7

通过上述方案实施，此量产车型转弯直径降低到 12.3m以下，满足了项目开发要求。同时此种优化涉及变动量非常少，极大程度上节约了开发成本。

4、总结

量产车型的性能提升受制较多，既要考虑性能，也要考虑成本、周期、影响等等其他因素。本论文可以使读者初步掌握量产车型改进转弯直径的的可行性方案。并为其他性能提升项目的改进提供了一种参考方法。

[1] 参考国标,刘键. GB11557《转向机构对驾驶员伤害》.

[2] 逯海.汽车工程手册[M].人民交通出版社, 2000. 479～484.

[3] 王望予.汽车设计[M]. 机械工程出版社,2000. 166～193.

The optimization of factors of turning radius

Wang Haifeng, Zhang Lei, Shao Wenbin
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper focuses on feasible optimization of factors of minimum turning radius of mass-produced car. Ln this work, we present a study to provide references for the design of optimized turning radius.

EPS; C-EPS; electric machinery

U463.44+4

A

1671-7988 (2017)06-84-02

王海峰，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.06.028