【K&C-第2篇】平行轮跳试验解析

编辑：CrazyRabbit
日期：2022年6月24日

本节介绍K&C试验中的平行轮跳工况。包含内容有：该试验常见输出性能指标、对底盘性能的影响、设计原则和建议。

0. 说明

有几点需要提前说明的是：

• 本文中提到的K&C曲线，大部分出自ABD试验台，大多以左轮为例示意，红色曲线为实测值，蓝色虚线一般是某区间内的拟合直线，相关方向定义如下：
  • X正方向为车辆前向
  • Y正方向为车辆左侧
  • Z正方向为地面向上
  • 前束向内为正
  • 外倾向外为正
• 本文不明确指出各指标的常见参考范围，个人认为意义不大，实际开发时主要还是参考实际对标车来分析即可。
• 有一些指标，试验台无法输出，仿真可以输出，比如弹簧/减振器杠杆比，抗制动点头率之类的，本节不讲，后续专题讲
• 设计意义不大的指标，本节不讲
• 有些示意图与设计建议不一致，不用在意，因为一辆车很难满足几十上百个K&C指标都处于良好的设计状态

1. 相关指标参数

该试验通常输出的指标参数有：

1.1 前束梯度（Bump Steer）

定义： 车轮前束角与轮心Z向位移的变化率
如图：

设计原则：

• 要产生不足转向趋势，即车轮上跳的时候，车轮有向外转的趋势，即前轮前束梯度为负，后轮前束梯度为正
• 梯度值不能太大，否则影响直线行驶稳定性，即车轮受路面Z向干扰时，自身的转向角太大，影响直线行驶
• 梯度值不能太大，要考虑车辆不同载荷下导致的前束变化，如果梯度值太大，可能导致车辆满载时前束值太大，长时间行驶容易导致轮胎偏磨
• 电动车因为质心靠后，容易产生过度转向，设计时不妨提高梯度值

建议： 满足不足转向度趋势的情况下，尽量减小该梯度的值（绝对值）。

1.2 外倾梯度（Bump Camber）

定义： 车轮外倾值与轮心Z向位移的变化率
如图：

设计原则：

• 为了提高车辆弯道稳定性，要有负的外倾梯度（前后轮都是），车辆驶入弯道，车身产生侧倾，车轮也随之向车身外侧倾斜，导致轮胎与地面不是垂直接触，影响轮胎抓地力。我们希望抑制这种趋势，即希望悬架的导向机构使车轮有向内倾斜的趋势，即负的外倾，提高轮胎与地面的接触面积
• 该值不能太小，特别是对于运动型车型，该值设置的尽可能大一些，有助于提高弯道行驶稳定性、直线行驶稳定性和极限性能
• 该值不能太大，否则带来的影响有：车轮满载时，外倾变化太大，导致过大的负外倾，长时间行驶会产生轮胎偏磨
• 该值的初始值（即空载外倾角）应设置为负
• 稳定性对于后轴更重要，所以后轴一般有比前轴更大的梯度

建议： 当前电动车对车辆性能的要求越来越高，有增大初始负外倾和外倾梯度的趋势，设置该值要考虑实际生产制造能力对四轮定位参数的品控，以防偏磨风险。

1.3 侧倾中心高

定义： 车辆侧倾时围绕的瞬时旋转中心的Z向高度
如图： X=0对应的Y值即侧倾中心高度

设计原则：

• 侧倾中心高度对车辆的弯道性能有极大的影响，通常需要满足的一个原则是：前低后高，即前悬架的侧倾中心要低于后悬架的侧倾中心，常见的范围是前20_80mm，后80180mm
• 侧倾中心高越大，越有助于减少侧倾时的轮荷转移
• 侧倾中心高越小，越有助于减少车辆转向时车轮姿态的变化

建议： 根据实际车型其他性能的表现来做平衡，比如车辆质心偏高，那就尽量增加侧倾中心高。

1.4 侧倾中心高梯度

定义： 车辆侧倾中心高与轮胎接地点Z向位移的变化率（如上图）
设计原则： 一定要小
建议： 硬点设计的时候，要校核

1.5 轮心纵向位移梯度（Wheel Recession）

定义： 轮心X向位移与Z向位移的变化率
如图：

设计原则：

• 即所谓的车轮退让性，我们希望车轮向上（过凸包）时，车轮有向后的趋势，可以缓和冲击，特别是对于后轮而言
• 该值可以反算出纵倾中心和等效纵臂长度

建议： 最好是保证有退让趋势

1.6 TCP的Y向位移梯度

定义： 轮胎接地点（TCP）Y向的位移与轮胎接地点Z向位移的变化率，K&C试验台报告一般以轮距变化的形式输出
如图：

设计建议：

• 通常而言，希望轮距变化越小越好，可以减少轮胎磨损和降低路面干扰对直线行驶的影响
• 希望车轮上跳的时候，有TCP向外的趋势，可以加快弯道中轮胎侧抗力的建立，提高弯道稳定性

建议： 尽量小

1.7 悬架刚度（Wheel Rate）

定义：垂向力随轮心Z向位移的变化率
如图：

设计原则：

• 根据悬架偏频进行分解
• K&C测试图中要同时关注缓冲块接触位置和上下跳行程
• 该指标不考虑轮胎刚度

建议： 找准车型定位进行设计

1.8 有效刚度（Ride Rate）

定义：轮胎垂向力与轮胎接地点Z向位移的变化率
如图：

设计原则：

• 根据悬架偏频进行分解
• K&C测试图中要同时关注缓冲块接触位置和上下跳行程
• 该指标考虑轮胎刚度

建议： 找准车型定位进行设计

2. 参考资料

1. 某车型K&C报告
2. 汽车运动性能技术 [日] 安部正人