應(yīng)用創(chuàng)新方法解決踏板摩托車鞍座氣動支撐系統(tǒng)問題

文/濟南輕騎摩托車有限公司 戰(zhàn)洪美 馬麗紅 牟培銳

濟南輕騎摩托車有限公司是國內(nèi)最早生產(chǎn)民用摩托車的企業(yè)，公司擁有完整的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計和專業(yè)的制造能力，以摩托車、摩托車發(fā)動機及配件、通用機的生產(chǎn)為主，屬工業(yè)和信息化部公告內(nèi)的摩托車生產(chǎn)企業(yè)。

多年來企業(yè)一直堅持技術(shù)創(chuàng)新，把技術(shù)創(chuàng)新放在企業(yè)研發(fā)的首要位置?！白灾鲃?chuàng)新，方法先行”，創(chuàng)新方法是自主創(chuàng)新的根本之源，2009年10月，濟南輕騎科協(xié)在濟南市科協(xié)幫助下，引入創(chuàng)新方法TRIZ理論應(yīng)用到技術(shù)創(chuàng)新中，解決了企業(yè)一些技術(shù)難題。其中在解決踏板摩托車鞍座氣動支撐系統(tǒng)問題尤為突出。

一、背景描述：

目前大排量摩托車代表國際摩托車先進水平，受歐美等國家消費者歡迎。消費者對大排量摩托車要求較高，必須有較高的科技含量和舒適性。在國際上比較先進的大排量摩托車大都采用鞍座自動升起裝置，這種裝置不僅大大方便了騎行者，而且提升了整車技術(shù)含量。鞍座自動升起機構(gòu)是借鑒了汽車后備箱自動升起的功能而實施的一項先進功能。但目前這種裝置還存在一些缺陷，如：需放大空間，否則會出現(xiàn)鎖止困難、密封不好等問題。

二、利用TRIZ理論分析解決問題

1.應(yīng)用的TRIZ方法介紹

在利用TRIZ理論解決問題前。設(shè)計者首先要將待解決的問題歸納為TRIZ一般問題，然后利用TRIZ理論中的發(fā)明原理、標(biāo)準(zhǔn)解、39個通用工程參數(shù)、40個發(fā)明原理，找出矛盾矩陣中所對應(yīng)的項次，列出解決方案。39個通用工程參數(shù)將各種矛盾沖突進行標(biāo)準(zhǔn)化歸類，用通用工程參數(shù)進行問題表述，通用工程參數(shù)是連接具體問題與TRIZ的橋梁。TRIZ的39個通用工程參數(shù)如表1所示，TRIZ的40個發(fā)明原理如表2所示。

表1 TRIZ的39個通用工程參數(shù)

表2 40個發(fā)明原理數(shù)

TRIZ理論創(chuàng)立人阿奇舒勒通過對大量專利研究、分析、對比和統(tǒng)計，歸納出39個通用工程參數(shù)中的任意2個參數(shù)產(chǎn)生矛盾時，化解該矛盾的發(fā)明原理，即TRIZ的40個發(fā)明原理。阿奇舒勒將工程參數(shù)的矛盾與發(fā)明原理之間建立了對應(yīng)關(guān)系，即39×39矛盾矩陣，可以快速查找，這個矩陣就是阿奇舒勒矛盾矩陣。通過這個矛盾矩陣，根據(jù)系統(tǒng)中產(chǎn)生矛盾的2個工程參數(shù)，從矩陣表中直接查找化解該矛盾的發(fā)明原理，并使用這些原理來解決問題。該矩陣將工程參數(shù)的矛盾和40個發(fā)明原理有機的聯(lián)系起來，阿奇舒勒矛盾矩陣（部分）如表3所示。

表3 矛盾矩陣圖

矛盾矩陣的第1、第2列和第1、第2行分別為39個通用工程參數(shù)的序號和名稱，分別表示惡化的參數(shù)和改善的參數(shù)。39x39的通用工程參數(shù)從行、列2個維度構(gòu)成矩陣方格，每個方格對應(yīng)一組數(shù)字，這幾個數(shù)字就是TRIZ對應(yīng)的發(fā)明原理號碼。

2. 具體應(yīng)用

頭盔箱是踏板摩托車主要儲物空間，為滿足需求，在摩托車整車尺寸外觀整車符合人機工程學(xué)的前提下，應(yīng)盡可能增大頭盔箱的空間，但鞍座作為頭盔箱的上蓋，勢必也需要隨儲物空間的增大而增大增重，從而造成手工開啟的不便。同時設(shè)計要求此車頭盔箱要有容納2個頭盔的大容量，相應(yīng)地鞍座需要較長且內(nèi)置鋼管結(jié)構(gòu)，重量大，重心靠后，而鞍座助力結(jié)構(gòu)可利用的空間狹小，圖1所示為參考國外同類結(jié)構(gòu)而設(shè)計的助力開啟裝置，主要由一個主彈簧，一個鉸鏈支架和其它連接件組成。

根據(jù)結(jié)構(gòu)分析，列出實際工程矛盾點：想提高結(jié)構(gòu)的強度，但不希望增加整個部件的重量；在狹小的空間布局運動部件，其長度會受限制。根據(jù)這些矛盾點，由表1確定對應(yīng)的工程參數(shù)為3運動物體的長度和13結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，14強度與2靜止物體的重量。其中設(shè)定欲改善的參數(shù)為提高機構(gòu)強度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，惡化的參數(shù)為物體的重量的增加和運動物體的長度的減少。查找表3中欲改善的參數(shù)和惡化的參數(shù)共同對應(yīng)的交點方格，該方格中的一組數(shù)字即為建議解決此工程問題的發(fā)明原理序號，分別是1,8,15,34和21,35,2,39；查找表2對應(yīng)的發(fā)明原理分別為：1分割，8質(zhì)量補償，15動態(tài)化，34拋棄與修復(fù)；21緊急行動，35參數(shù)變化，2分離，39惰性環(huán)境。見表4。

圖1

圖2

圖3

表4 矛盾矩陣（部分）

設(shè)計人員通過分析研究后，34拋棄與修復(fù)和35參數(shù)變化兩個發(fā)明原理來解決鞍座阻力結(jié)構(gòu)開啟的結(jié)構(gòu)問題是最好的解決方案，綜合以上問題，可以形成一個合理的實現(xiàn)鞍座助力的機構(gòu)，如圖2。

本設(shè)計方案主要是利用連桿機構(gòu)原理：在圖示的1-2-3點一線位置時，即死點。在此位置，所受的來自氣彈簧的力，通過3點，沒有力臂，鞍座、鉸鏈在此位置閉合。本設(shè)計2點在1點、3點連線的下方5mm，有一個很小的力臂，鞍座受到一個圖示紅色箭頭逆時針轉(zhuǎn)動力矩，使鞍座與行李箱的密封良好。開啟時：轉(zhuǎn)動鞍座，鉸鏈及氣彈簧按圖示藍色箭頭方向轉(zhuǎn)動，過死點后一定的角度后，不用手的助力，氣彈簧帶動鉸鏈繼續(xù)沿藍色箭頭方向轉(zhuǎn)動，直到氣彈簧的最大行程。見圖3。

通過鞍座結(jié)構(gòu)重量W和力臂L（重心到旋轉(zhuǎn)軸的距離）以及鞍座允許開啟量計算出氣彈簧的自由長度、行程以及力值分別為：165毫米，行程45毫米，力值550N。該設(shè)計方案經(jīng)過實際驗證，完全達到了預(yù)期的效果，既能起到鞍座開啟助力的作用，又可以對鞍座限位，并且鞍座鎖止后密封良好，同時保證頭盔箱的巨大儲物空間。

此項目填補了國內(nèi)空白，是我公司應(yīng)用TRIZ理論進行技術(shù)創(chuàng)新較成功的案例，已獲得國家發(fā)明專利，并應(yīng)用在我公司其它產(chǎn)品上。