離合踏板臺(tái)架側(cè)向間隙試驗(yàn)方法分析及改進(jìn)

蔡富業(yè)，李麗，梁坤豐

(上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州 545006)

0 引言

國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)快速發(fā)展，用戶的需求也更趨于理性。外觀、性能、新技術(shù)的應(yīng)用、駕駛舒適度、性價(jià)比都成為用戶購(gòu)買汽車時(shí)考慮的因素。由于汽車行業(yè)發(fā)展水平和消費(fèi)能力偏低，國(guó)內(nèi)及廣大發(fā)展中國(guó)家中用手動(dòng)變速器的汽車都占有相當(dāng)大的比例。日常駕駛手動(dòng)變速器車型，離合踏板操縱舒適性主要從踏板晃動(dòng)量、踏板力、踏板行程、踏板高度、是否有異響這5個(gè)方面來(lái)感知。踏板晃動(dòng)量作為離合操縱舒適性重要的一環(huán)，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)和限定非常必要。

1 國(guó)標(biāo)測(cè)試方法及要求

目前國(guó)標(biāo)汽車踏板晃動(dòng)量臺(tái)架測(cè)試采用以下描述的方法進(jìn)行試驗(yàn)和限定。

1.1 測(cè)試方法

按實(shí)車狀態(tài)在夾具上固定踏板裝置，并將踏板輸出端(離合器拉索或離合器主缸連接處)在踏板工作行程的中間位置固定。在踏板一側(cè)與水平面平行且過(guò)踏板幾何中心點(diǎn)處施加側(cè)向力T，保持1 min后確定踏板側(cè)向位移測(cè)量點(diǎn)，然后解除側(cè)向力；再施加方向相反的側(cè)向力T，保持1 min后，在預(yù)先確定的測(cè)量點(diǎn)測(cè)量踏板的水平位移(變形)量ΔLT(見(jiàn)圖1)。

1.2 測(cè)試要求

在(50±2)N正反方向的側(cè)向力作用下，踏板的晃動(dòng)量小于等于4.0 mm。

2 國(guó)標(biāo)測(cè)試方法及要求的不足

上述測(cè)試方法與踏板用戶實(shí)際使用情況存在一定的差距，造成測(cè)量數(shù)據(jù)與實(shí)際使用感觀不一致，測(cè)試結(jié)果沒(méi)有實(shí)際參考意義。

2.1 測(cè)試方法不符合實(shí)車使用

(1)測(cè)試狀態(tài)不符。用戶在使用踏板時(shí)，感覺(jué)到晃動(dòng)量是在踩踏板時(shí)的初始位置，而目前國(guó)內(nèi)測(cè)試方法中將測(cè)試位置放在踏板行程中間位置。

(2)安裝狀態(tài)不符。踏板在實(shí)車安裝時(shí)，輸出端和離合主泵的U形叉安裝在一起，是屬于間隙安裝(運(yùn)動(dòng)副)，而目前國(guó)內(nèi)測(cè)試方法中則將輸出端完全固定。

(3)測(cè)試力值不符。由于踏板臂(踏板桿)都比較長(zhǎng)，在50 N測(cè)試力下，整個(gè)踏板支座(支架)和工裝將承受比較大的力矩而變形，所測(cè)數(shù)據(jù)并非是晃動(dòng)量的值，其中還包含了支座(支架)、工裝的變形量。

2.2 測(cè)試要求不符合實(shí)際情況

由于測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)包含了支座(支架)、工裝的變形量，其值遠(yuǎn)超測(cè)試要求值。表1為幾款車型的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。所測(cè)數(shù)值均遠(yuǎn)大于國(guó)內(nèi)測(cè)試要求值。由此可以斷定此測(cè)試要求不可作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。

表1 國(guó)標(biāo)測(cè)試方法離合踏板晃動(dòng)量 mm

3 試驗(yàn)方法及要求改進(jìn)

由于目前國(guó)標(biāo)踏板晃動(dòng)量測(cè)試方法及要求有各種不足，需要重新確定一種合適的測(cè)試方法及判定要求。

3.1 測(cè)試方法改進(jìn)

新測(cè)試方法基于原來(lái)國(guó)內(nèi)測(cè)試方法，并對(duì)原來(lái)不合理之處進(jìn)行改進(jìn)：(1)測(cè)試狀態(tài)調(diào)整為實(shí)車安裝及實(shí)車踏板初始位置；(2)根據(jù)一般機(jī)械產(chǎn)品晃動(dòng)量測(cè)量方法的經(jīng)驗(yàn)、腳踩踏板時(shí)的側(cè)向力度將測(cè)試力值調(diào)整為10 N。

新測(cè)試方法按以下步驟進(jìn)行：

(1)將離合踏板模擬實(shí)車狀態(tài)固定在試驗(yàn)臺(tái)上；

(2)踏板輸出端模擬實(shí)車狀態(tài)固定到初始位置，固定裝置不限于工裝或?qū)嵻嚿涎b配零部件；

(3)在踏板一側(cè)施加平行于踏板面且過(guò)踏板面幾何中心點(diǎn)的側(cè)向力5 N，保持1 min，確定側(cè)向位移點(diǎn)(位移量具的讀數(shù))L1(見(jiàn)圖1)，然后解除側(cè)向力；再施加相反方向側(cè)向力10 N，保持1 min，確定反向位移點(diǎn)(位移量具的讀數(shù))L2(見(jiàn)圖1)。

按下列公式計(jì)算晃動(dòng)量：

ΔLT=|L1-L2|

式中：L1為左側(cè)讀數(shù)(mm)；L2為右側(cè)讀數(shù)(mm)；ΔLT為晃動(dòng)量(mm)。

3.2 測(cè)試要求改進(jìn)

由于目前國(guó)標(biāo)測(cè)試要求不合理,需要重新確定測(cè)試要求?？蓮南旅鎺c(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)分析。

3.2.1 大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

表2為國(guó)內(nèi)幾款在售車型用新測(cè)試方法測(cè)量離合踏板晃動(dòng)量結(jié)果。其中乘用車是離合踏板單獨(dú)結(jié)構(gòu)，商用車是離合制動(dòng)踏板做成一總成的雙踏板結(jié)構(gòu)。

表3為從離合踏板生產(chǎn)線隨機(jī)抽取3個(gè)樣件用新測(cè)試方法測(cè)量離合踏板晃動(dòng)量結(jié)果。

表2 新測(cè)試方法離合踏板晃動(dòng)量 mm

表3 新測(cè)試方生產(chǎn)線抽檢離合踏板晃動(dòng)量 mm

3.2.2 生產(chǎn)裝配及成本

影響離合踏板晃動(dòng)量的主要因素為踏板臂與支座轉(zhuǎn)軸處的安裝配合。配合間隙小或者間隙過(guò)盈，都可減小踏板晃動(dòng)量，但會(huì)造成生產(chǎn)裝配困難及使用過(guò)程中磨損加速風(fēng)險(xiǎn)。

各級(jí)資金政策專責(zé)小組要因地制宜，大力推進(jìn)村級(jí)集體經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)扶貧及易地扶貧搬遷后續(xù)扶持等工作，不斷增加貧困群眾持續(xù)穩(wěn)定脫貧能力。

提高加工精度也可以減小側(cè)向間隙的產(chǎn)生，但是提高加工精度的同時(shí)也增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。將晃動(dòng)量要求值定在可接受的范圍內(nèi)，同時(shí)又沒(méi)有大幅度增加生產(chǎn)成本，則是這次改進(jìn)的難點(diǎn)。

下面為其中某款踏板轉(zhuǎn)軸處的尺寸鏈計(jì)算(見(jiàn)圖2—4)。

圖2 踏板桿

圖3 軸銷

圖4 內(nèi)襯

理論最大裝配間隙：

(16+0.1)-(14-0.1)-(1-0.05)×2=0.3 mm

理論最小轉(zhuǎn)配間隙：

(16+0.05)-(14+0)-(1+0)×2=0.05 mm

結(jié)論：轉(zhuǎn)軸處理論設(shè)計(jì)最小間隙已經(jīng)很小，理論側(cè)向間隙(裝配間隙×杠桿比)為0.9 mm，實(shí)測(cè)側(cè)向間隙3.35 mm。

如果繼續(xù)減小轉(zhuǎn)軸處理論間隙，將會(huì)造成生產(chǎn)裝配困難及使用過(guò)程中磨損加速的風(fēng)險(xiǎn)。

如果提高加工精度，使其側(cè)向間隙接近理論間隙，則生產(chǎn)成本將增加30%左右。

3.2.3 實(shí)車晃動(dòng)量主觀評(píng)價(jià)

實(shí)車晃動(dòng)量主觀評(píng)價(jià)由3位離合踏板產(chǎn)品工程師、3位試驗(yàn)工程師、3位一般駕駛員構(gòu)成一個(gè)評(píng)價(jià)團(tuán)隊(duì)。對(duì)每輛車的踏板晃動(dòng)量進(jìn)行評(píng)分，主觀分?jǐn)?shù)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。最終評(píng)價(jià)得分為去掉最高分和最低分后7個(gè)分?jǐn)?shù)的平均值，各車型的評(píng)價(jià)得分見(jiàn)表5。

表4 晃動(dòng)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

表5 各車型晃動(dòng)量評(píng)分

3.2.4 側(cè)向間隙試驗(yàn)要求

綜合第3.2.1—3.2.3節(jié)內(nèi)容可以看出：由于成本的原因，商用車產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工精度、制造工藝等都不如乘用車，晃動(dòng)量比乘用車大，但其晃動(dòng)量都在可接受范圍之內(nèi)?？蓪⒊擞密嚺c商用車的測(cè)試要求進(jìn)行區(qū)分。

綜合分析第3.2.1—3.2.3節(jié)，離合踏板晃動(dòng)量測(cè)試要求可定為：

乘用車新零件狀態(tài)離合踏板側(cè)向間隙小于等于3 mm，耐久后狀態(tài)側(cè)向間隙小于等于5 mm。

商用車新零件狀態(tài)離合踏板側(cè)向間隙小于等于4 mm，耐久后狀態(tài)側(cè)向間隙小于等于6 mm。

4 結(jié)束語(yǔ)

重新定義離合踏板晃動(dòng)量的測(cè)試方法，并通過(guò)多種途徑確定了晃動(dòng)量的合理要求值。經(jīng)某公司和離合踏板生產(chǎn)廠家驗(yàn)證，應(yīng)用此測(cè)試方法測(cè)試過(guò)的離合踏板，上市后完全沒(méi)有售后不良反饋，滿足離合踏板使用的舒適性、耐久性和生產(chǎn)成本的平衡。當(dāng)然讀者也可以根據(jù)文中的分析案例，確定符合自己產(chǎn)品定位的離合踏板晃動(dòng)量測(cè)試方法和要求。

參考文獻(xiàn):

[1]陳家瑞.汽車構(gòu)造(下冊(cè))[M].2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000:98-116.