什么是方向盘反冲?从驾驶主观判断的角度来看,方向盘踢脚是当车辆在转弯或直行过程中被运送到保险杠或坑洼处时,方向盘会剧烈而快速地摆动,驾驶员会通过方向盘感受到明显的冲击,从而引起驾驶员的不适和恐慌。

从悬架和转向的设计角度来看,反冲的原因是车辆通过保险杠、坑洼或路肩时,外力(X、Y、Z)对主销产生的冲击力矩大于转向系统的阻力(摩擦力、液压阻力或电机阻力)。韩国的Koo和Lee 美国现代汽车工程师,通过ADAMS仿真对比研究(SAE 2004-01-1097)得出影响反冲的主要力Fx(行驶方向)和扶正力矩,如下图所示。

主销扭矩贡献率的对比分析

悬挂力示意图

因此,通过控制主销扭矩和纵向力产生的回正扭矩,可以有效地解决缩小方向盘的反冲问题。根据悬浮系统的SDF,对机理进行了分析和筛选。擦洗半径、纵向刚度、纵向位移、有效连杆长度和转向系统阻尼是主要的控制参数,工程师在设计时应予以注意。

1、磨砂半径

磨砂半径

为了避免反冲,目前推荐零的负擦洗半径,并且有效力矩臂长度尽可能小。

2、纵向刚度和纵向位移

降低纵向刚度和增加纵向位移可以减弱对某些部件的能量冲击。降低纵向刚度的最有效方法是降低衬套的硬度。增加纵向位移最直接的方法是使俯仰中心尽可能低,这可以通过提高下摆臂的前安装点来实现。摆臂后倾角度的10%变化可以减少5%的机架力。

3、提升回正扭矩

通过改变卡钳的布置位置可以实现提升扶正力矩。我推荐前轴后,这是一个双赢的方案。在提升扶正力矩的同时,即把簧下重量的质心安排在主销后面,也减轻了制动时转向节和轴承的负荷。但坦率地说,提升扶正力矩对反冲的改善远远低于纵向力相关参数的改善,如图所示。

4、有效俯仰臂长和转向阻尼

对于液压转向系统,主要是通过抑制车辆一侧车轮冲击产生的液压脉动。这种液压脉动一般控制在6Mpa以下,造成方向盘拍打器故障的车辆一般液压脉冲达到12Mpa以上。然而,这种液压脉冲可以目前不能作为核心客观评价指标,但可以作为主要参考项目。需要探索更有效的客观评价方法和指标。总之,主观评价是最直接的评价方法。

对于液压转向系统,有效的具体解决方法有:增加单向阀、节流阀、九通阀,增加油泵流量和必要的排气设计。

EPS系统会有阻尼控制功能,基本逻辑如下,如图所示

并且可以实现有效抑制反冲的问题。

但是,EPS的阻尼控制并不是万能的。在调整过程中,需要平衡扶正功能。因此,边肖遇到的情况是,EPS系统可以车辆轮距加宽后无法解决,液压转向系统反而可以解决。如果出现这种情况,我们只能把悬挂硬搬过来。改变测径器的布置显然是一种成本高且效率低的方法。

以上是我的工作经验总结,供大家参考和指正。