汽车急加速起步跑偏故障分析

蔡言龙 李红敏 刘利宝

摘 要：目前汽车行业内对急加速起步跑偏故障的分析、研究很少，且相关测试标准空白。文章对该跑偏故障进行了理论分析，并提出了相关的试验测试方法，通过试验证明了，在急加速起步跑偏过程中，由于左右驱动轴长度不相等，左右侧半轴倾角不一致，确实存在扭矩转向效应。并按照单一变量法原则进行排查测试，发现平衡左右轮荷、等刚度驱动轴、等刚度等角度驱动轴等方案，能够不同程度的优化改善急加速起步跑偏故障，为今后解决类似故障提供了有效参考。

关键词：急加速起步；跑偏；驱动轴；等刚度

中图分类号：U472.42 文献标志码：A 文章编号：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

近几年SUV市场竞争越来越激烈，消费群体也趋向于年轻化，各主机厂不仅只注重提高整车的安全性、操控性和舒适性，对整车的加速起步性能、起步动力性能的研究投入也越来越大。汽车急加速起步跑偏是指汽车在起步过程中，驾驶员将方向盘自由的置于中间位置，猛踩油门加速起步，而汽车的行驶方向向左或向右偏离汽车纵向轴线方向的一种危险现象。

目前业内相关人员对车辆行驶跑偏、制动跑偏分析和研究较多，且在国际上已有相关测试标准。但对急加速起步跑偏故障的分析、研究很少，且相关测试标准空白。本文参考相关成熟车型的设计开发经验，提出了急加速起步跑偏的相关测试方法，并有针对性的对车辆布置参数进行排查，验证各种解决该故障的有效方法。

1 急加速起步跑偏理论分析

引起汽車急加速起步跑偏的因素有很多，如左右轮胎气压不均，四轮定位不准确，零件制造和装配误差，以及路面不平和侧向风阻等。这些因素分析与汽车行驶跑偏、制动跑偏类似，在此不做赘述。本文以车辆底盘布置形式和动力匹配为侧重点，进行详细分析。

目前，多数在售和在研车型采用前置前驱、发动机斜置的底盘结构，如图1所示。发动机与车辆Z平面成一定的夹角，这里面包含一定的技术参数，即平衡左右驱动轴布置夹角，使左右相互抵消一部分横向动力输出，进而更加平顺的输出动力。

根据前置前驱、发动机斜置的底盘结构，可得其前驱动力总成布置简图，如图2所示，其左右侧驱动轴长度不相等。当车辆急加速起步时，传递到左、右车轮的驱动力，会绕各自主销轴产生一个转向分力矩，参考相关文献，该转向分力矩公式为：

由于发动机斜置，导致左右侧驱动轴长度不相等，由图2可知，其左右半轴倾角不同，A

2 急加速起步跑偏测试

通过上述分析，车辆在急加速起步过程中，存在扭矩转向效应，可通过实际测试某国产型SUV左右驱动轴的扭矩输出是否一致来验证。

测试条件：

（1）测试区路面应平整，无凸起坑洼，无大块石子等；（2）测试车四个轮胎气压均调整为标准值；（3）测试车的左、右驱动轴总成分别布置传感器和应变片，以便输出扭矩结果；（4）负载仅为试验员1人。

测试方法：

（1）将测试车开入测试区，打开中控显示屏，显示方向盘转角信息；（2）将方向盘摆正，屏幕转角显示为0°，汽车怠速停稳；（3）再挂入D档，松開或微扶方向盘，猛踩加速踏板到底；（4）观测车辆转角、车辆行驶轨迹、输出扭矩等信息。

测试结果：

由表1可知，该测试车左、右前驱动轴输出扭矩不相等，且左驱动轴扭矩明显大于右驱动轴。证明了，在急加速起步跑偏过程中，由于左右驱动轴长度不相等，左右侧半轴倾角不一致，确实存在扭矩转向效应。

3 改善方案

为改善急加速起步跑偏故障，以该测试车型为例，按照单一变量法原则，逐一排查影响要素。本文重点从左右轮荷、驱动轴的刚度和角度、悬置高度等参数进行分析。

3.1 平衡左右轮荷

排查发现前轴左、右轮荷相差约80kg，于是在不大动整车布置的情况下，在轮荷偏小一侧的前机盖，直接增加80kg配重沙袋，并进行测试。测试结果如表2所示，由于轮荷不一致，自然附着力不一致，其对起步跑偏有一定的影响。因此，在整车底盘设计时，为降低急加速起步跑偏故障，应尽量保证左、右轴轮荷平衡。

3.2 等刚度驱动轴

刚度计算公式：

由公式（2）计算驱动轴的分段刚度，再由公式（3）累加计算驱动轴总体刚度，得到理论计算值，按此尺寸要求更改为等刚度的左右轴：

（1）左轴：轴杆由直径29mm减细至27mm，其余尺寸不变。

（2）右轴：外端节型和轴杆尺寸不变，只更改长柄滑套，即从右轴支架外侧长柄处中间截开再焊接空心轴杆，设计为？覫44×5mm的套筒，其余尺寸同原来的尺寸，如图3所示。

左、右轴刚度调为接近1：1后，对该车进行测试，结果如表3所示。分析可知，此方案对急加速起步跑偏有一定改善，应尽量开发等刚度驱动轴。

3.3 等刚度等角度驱动轴

在3.1改善方案的基础上，对左、右轴进行等角度改进。其中左轴：不变更；右轴：轴杆借用左轴，长柄整体尺寸不变，内铸铝支架与球笼间加长14mm，内铸铝支架与油封衬套架防尘盖之间更改为空心轴杆焊接，其余保持尺寸不变，如图4所示。

左、右轴刚度调为接近1：1，布置角度调为1：1后，测试结果如表4所示，分析可知，此方案对该跑偏有更明显改善，应尽量开发等刚度等角度驱动轴。

3.4 更改悬置高速

通过分析发现更改单侧悬置高度可以有效平衡左右布置角度。将右侧悬置垫高并进行测试，发现对跑偏有明显改善。但此更改方案，会影响整车各项频率振动，而且会从很大的方面影响相关布置，对已成型车型来说，此更改方案是不可行的。

4 结论

通过上述分析可知，对于即将上市的车型，大动干戈的更改整车布置是不合理的，较可行的方案是：通过优化调整车辆个别参数，以改善急加速起步跑偏，进而满足相关设计要求。对于此测试车型来说，将左右驱动轴，更改为等角度等刚度的驱动轴，并平衡左右轮荷，能有效改善加速起步跑偏。对于正在研发的车型，一定要在初始设计过程中，明确新平台搭建的夹角标准，从整车布置上做全新的校核与调整，从根源上解决急加速起步跑偏。

参考文献：

[1]彭涛，杨志强，李亭，等.基于ADAMS的汽车跑偏影响因素分析[J].汽车工程师，2015（5）：44-47.

[2]郭孔辉.汽车操纵动力学[M].吉林科学技术出版社，1991.

[3]赵哲南，王树刚.车辆跑偏的影响因素及控制办法[J].研究与开发，2016（6）：62-63.

[4]柳杨，刘红领，陈伟，等.影响汽车跑偏的因素[J].计算机辅助工程，2006（9）：165-168.

[5]张竞先，凌雯，余卓平，等.汽车行驶跑偏机理分析[J].上海汽车，2000（3）：21-22.