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伴隨中國汽車產業持續高速發展，汽車電子的發展和對汽車安全、技術需求的提升使原標準的適應性出現了缺口。因此，2021年國家對GB17675進行了修訂。鑒于轉向系統失效模式的不確定性，在修訂后的標準中增加助力失效時的轉向操縱力試驗要求，對N3類商用車主轉向裝置失效時，在轉向時間≤6s、轉向半徑20m實驗條件下，轉向操縱力≤450N；有兩個或多個轉向軸的但不含半履帶式裝置剛性連接的車輛，轉向操縱力≤500N。為滿足法規要求，不同驅動形式商用車采用相應的設計方案，本文詳細介紹應急轉向系統的設計過程，重點闡述雙轉向橋的應對策略及結構原理。
1、4×2車型設計方案
前后橋均是單橋的4×2車型主轉向裝置失效時，轉向操縱力滿足法規要求，轉向系統保持原設計狀態。
1.14×2車型結構特點
對于4×2車型，由于整車滿載總質量及單個軸上的載荷小，作用在輪胎上的轉向阻力矩相對較小。
1.2轉向操縱力測量
車輛加載到最大允許總質量下進行試驗，轉向操縱力滿足法規要求，測量數值見表1。
2、6×4車型設計方案
轉向橋是單橋、驅動橋是雙后橋的6×4車型主轉向裝置失效時，轉向操縱力不滿足法規要求，需要調整拉桿系統及前橋襯套結構。
2.16×4車型結構特點及操縱力測量
6×4車型整車承載較大，在原轉向系統布置結構的情況下進行試驗，轉向操縱力過大，測量數值見表2。
2.26×4車型改善方案及效果驗證
從增大轉向機提供的機械扭矩及減小前橋摩擦力矩的方向，對6×4車型進行優化設計，具體方案如下。①調整轉向垂臂和上臂長度，保證傳動比≤2.3，即上節臂/垂臂比值按≥1.15設計。②使用低摩擦前橋，主銷結構由上下襯套改為上襯套下滾針，左右采用止推軸承，摩擦力矩按150(0，+30)N.m。③前懸架系統配合調整，將主銷后傾角控制在≤3.5°數值上。車輛狀態優化后，相同試驗條件下對轉向操縱力進行測量，數值見表3。對比測量結果可知，轉向橋是單橋、驅動橋是雙后橋的6×4車型，通過調整拉桿系統、前橋主銷、前懸架結構等方案，可使車輛轉向操縱力滿足法規要求。
3、雙轉向橋車型設計方案
驅動型式是6×2和8×4的雙轉向橋車型，依靠機械方法無法將轉向操縱力調整到法規值，需要增加輔助轉向系統。3.1雙轉向橋車型轉向操縱力測量雙轉向橋車型分配到兩個轉向橋的載荷更大，測量數值見表4
3.2雙轉向橋車型法規應對方案
根據雙轉向橋車型結構特點，采用電動應急泵作為動力源的雙回路轉向系統布置原理如圖1所示。
3.2.1雙回路轉向系統工作原理
雙回路轉向系統是在原液壓動力轉向系統的基礎上，添加了新的功能部件，為轉向機增加一套備用供油裝置。在車輛行駛過程中，一旦發動機停轉或者主轉向泵出現故障，系統自動切換到應急供油管路，由應急泵為轉向機提供壓力油，保證轉向助力系統正常工作，可使車輛轉向操縱力滿足法規要求。
3.2.2雙回路轉向系統主要部件
應急閥總成是動力轉向系統的重要部件，具有判斷轉向系統主、輔回路是否正常工作的能力，當主回路流量出現異常時，自動切換到輔助回路工作狀態，可配裝安全閥，具有保護系統的作用，其結構形式見圖2。應急閥工作原理：應急閥內部接主轉向泵、轉向機、應急泵的油道通過單向閥相連，當主轉向泵流量正常時，其流量產生的推力大于左腔彈簧推力，閥芯被推至左極限位置，此時主轉向泵油液一部分經單向閥流入轉向機接口，另一部分油液繼續作用于滑閥內孔克服彈簧彈力，使滑閥始終處于左極限位置，應急泵內油液推動信號端的鋼球后移，使鋼球與傳感器連桿分離，經回油口回油罐，此時傳感器開關為斷開狀態。當主轉向泵流量不夠時，流量產生的推力小于左腔彈簧推力，閥芯被彈簧彈力推至右極限位置?；y運動過程中自動完成輔泵流量的換向，主轉向泵和應急泵的液壓油一起輸出至轉向機，信號端的鋼球由于失去液壓油推力，在彈簧的作用下向左移動，與傳感器連桿接觸，傳感器與地導通，控制器I/O口根據該導通信號進行電動應急泵的提速，提升流量，滿足應急轉向。電動應急泵是輔助轉向管路系統的動力能源，包括內置電機、機械泵及相關連接部件，電機的輸入端與蓄電池輸出端連接，電機的輸出端通過柔性聯軸器與機械泵連接；電動應急泵進油口與動轉油罐連接，出油口接應急閥，結構形式見圖3。根據車輛前軸載荷計算，滿足應急轉向法規應急回路對電動應急泵最低功率需求0.7kW，電機效率按0.85，電動應急泵功率需大于0.83kW，按現有產品系列，選用1kW應對。
3.3雙回路轉向系統控制邏輯
電動應急泵有四種工作狀態：停機、待機、故障、運行(1500r/min、4500r/min)，通過控制器與CAN總線通訊，接收車速、發動機轉速信號，綜合判斷工作狀態，電動應急泵控制邏輯見圖4。
3.4效果驗證
雙轉向橋車型采用雙回路轉向系統后，按原試驗狀態重新試驗，測量數值見表5。對比兩次測量結果可以看出，驅動型式6×2和8×4的雙轉向橋車型，采用雙回路轉向系統可使車輛轉向操縱力滿足法規要求。
4、小結
本文從國家標準GB17675—2021《汽車轉向系基本要求》的更新內容入手，主要介紹不同驅動形式商用車采用相應的應急轉向系統設計方案，重點講述雙轉向橋車型雙回路轉向系統的結構及控制原理，對商用車法規應對的具體操作有很大指導意義。
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作者：張文勝 徐茂林 寧忠翼 趙喜 楊小見 單位：東風商用車有限公司技術中心
