論一種提升效率及優(yōu)化走向的汽車(chē)機(jī)械式駐車(chē)制動(dòng)轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)

陀明揚(yáng)，粟龍招

（柳州五菱汽車(chē)工業(yè)有限公司，廣西 柳州545007）

1 技術(shù)背景

目前汽車(chē)廢氣排放及對(duì)石油資源的過(guò)度消耗所引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，各國(guó)致力研究開(kāi)發(fā)和推廣使用各種低排放、零排放汽車(chē)。電動(dòng)車(chē)是典型的零排放汽車(chē)，是目前最具開(kāi)發(fā)潛力的交通工具。但電動(dòng)車(chē)的駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)比較難布置，主要原因是一般電動(dòng)車(chē)的駐車(chē)制動(dòng)機(jī)械式手柄布置在司機(jī)座椅右側(cè)，裝配在座椅框地板上。座椅框離車(chē)架垂直高度大，在對(duì)駐車(chē)制動(dòng)操縱裝置進(jìn)行布置時(shí)，受車(chē)架結(jié)構(gòu)、座椅框空間、油箱空間及相互之間的高度差等外部條件限制，前段駐車(chē)?yán)鞯那拾霃捷^小，其后端甚至呈近似90°布置，且已經(jīng)無(wú)法通過(guò)優(yōu)化布置來(lái)改進(jìn)；拉索設(shè)計(jì)時(shí)走向盡可能地平順最小工作曲率半徑大于200 mm[1]，由于前段駐車(chē)?yán)鞯那拾霃竭^(guò)小，不僅大大降低了駐車(chē)?yán)鞯膫鲃?dòng)效率，也使前段駐車(chē)?yán)魅菀讚p壞，造成整車(chē)駐車(chē)制動(dòng)效率低下。這種普通的一帶二（一個(gè)前段拉索帶著左、右后拉索）圖1的布置型式，前段拉索會(huì)有一個(gè)明顯的彎曲（圖2），會(huì)大大降低駐車(chē)效率。而目前電動(dòng)車(chē)的滿載質(zhì)量越來(lái)越高，對(duì)駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)提出了新的要求。本論文提供一種轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)的新型駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)（圖3）來(lái)對(duì)拉索的方向進(jìn)行改變，同時(shí)提高駐車(chē)負(fù)載效率。效率試驗(yàn)計(jì)算公式請(qǐng)直接參考QC/T 29101-1992《汽車(chē)用操縱拉索總成》中5.6規(guī)定[1]。

圖1 一帶二布置型式

圖2 前段拉索明顯的彎曲

圖3 一種帶轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)的新型駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)

2 普通一帶二布置型式

普通的一帶二（一個(gè)前段拉索帶著左、右后拉索）如圖1的布置型式，在座椅框與車(chē)架垂直高度差別大時(shí)，有明顯的缺點(diǎn)。

前段駐車(chē)?yán)鞯那拾霃捷^小，其后端甚至呈近似90°布置，負(fù)載效率低，需要手操縱的力會(huì)超出標(biāo)準(zhǔn)也不一定能駐車(chē)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7258-2004：7.4.2規(guī)定手操縱時(shí)，乘用車(chē)不應(yīng)大于 400 N，其它機(jī)動(dòng)車(chē)不應(yīng)大于 600 N[2]。

我司設(shè)計(jì)的V2五菱小公交車(chē)的駐車(chē)系統(tǒng)最初的方案存在以下問(wèn)題：第一，車(chē)輛駐車(chē)不靈；第二，駐車(chē)前拉索易損壞。

原駐車(chē)前拉索后段呈近似90°布置，其曲率半徑過(guò)小造成整車(chē)駐車(chē)制動(dòng)效率低。原駐車(chē)前拉索結(jié)構(gòu)受車(chē)架及座椅地板高度差制約，已無(wú)法再優(yōu)化布置。駐車(chē)前拉索走勢(shì)較陡，拉索曲率半徑過(guò)小造成拉索易損壞，并且此布置方式極大降低了駐車(chē)?yán)鞯膫鲃?dòng)效率，造成車(chē)輛駐車(chē)不靈及前拉索易損壞。

3 新型駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)

采用轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)的新型駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)（圖3）來(lái)對(duì)拉索的方向進(jìn)行改變，駐車(chē)負(fù)載效率得到大的提升。改進(jìn)后的V2車(chē)，主要是通過(guò)這個(gè)轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)，對(duì)前段拉索、中段拉索的方向進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單改變，來(lái)替代普通的前段拉索。對(duì)新結(jié)構(gòu)的駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)線和道路性能試驗(yàn)如下：

（1）檢測(cè)線測(cè)量結(jié)果（僅列出主要評(píng)價(jià)值）

從表1最后一欄的數(shù)據(jù)對(duì)比可看到，改進(jìn)后V2車(chē)的駐車(chē)制動(dòng)力比即駐車(chē)制動(dòng)效能提高了5.2%。

表1 V2車(chē)的駐車(chē)制動(dòng)力比

（2）道路性能試驗(yàn)結(jié)果

GB7258-2004：7.13.3空載下在20%坡度，附著系數(shù)不小于0.7的坡道上，正反兩個(gè)方向可靠停駐[2]。

GB12676-1999：5.2.7.1駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)必須使?jié)M載車(chē)輛停在18%坡道上（上坡或下坡）[3]。

改進(jìn)后的V2車(chē)空載在20%坡度（約11.3°），滿載在18%（約10.2°）的坡上（上坡和下坡）保持5 min不滑動(dòng)，進(jìn)行20次的駐坡性能試驗(yàn)后沒(méi)有出現(xiàn)制動(dòng)不靈的現(xiàn)象。

（3）客戶反饋

V2車(chē)客戶對(duì)此次手剎操縱裝置的改進(jìn)表示肯定，且暫未收到前拉索的三包索賠的反饋，產(chǎn)品質(zhì)量和性能得到提高。

4 轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)的爆炸示意圖如圖4所示，轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)的的軸測(cè)示意圖見(jiàn)圖5，轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)俯視圖見(jiàn)圖6。

圖4 轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)的爆炸示意圖

圖5 轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)的的軸測(cè)示意圖

圖6 轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)的俯視圖

工作時(shí)，手剎手柄，拉動(dòng)前段駐車(chē)?yán)?，并帶?dòng)杠桿前臂221向上運(yùn)動(dòng)，使得杠桿22繞銷(xiāo)軸23順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著杠桿22的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)與杠桿后臂222連接的中段駐車(chē)?yán)飨蜃筮\(yùn)動(dòng)，最終拉動(dòng)兩根后段駐車(chē)?yán)鞣謩e控制兩個(gè)后輪制動(dòng)器，從而完成駐車(chē)操作。通過(guò)轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)，連接前段及中段手剎，完美地完成拉索的方向更改，避開(kāi)單獨(dú)一根前段拉索的曲率半徑過(guò)小造成的負(fù)載效率下降。

5 軸軸機(jī)構(gòu)的延伸設(shè)計(jì)優(yōu)化

在實(shí)際布置時(shí)，受車(chē)架結(jié)構(gòu)、座椅框空間等的限制，杠桿前臂221和杠桿后臂222之間可以設(shè)置適當(dāng)?shù)慕嵌?，如可以將杠桿22設(shè)計(jì)為直線形，V形結(jié)構(gòu)，也可以設(shè)為U形結(jié)構(gòu)等。

其中，杠桿前臂221和杠桿后臂222的杠桿比可以為1∶1，如此設(shè)計(jì)，既不省力也不費(fèi)力，但是比較適合駐車(chē)?yán)鞯牟贾米呦?；?dāng)然，也可以將杠桿前臂221和杠桿后臂222的杠桿比設(shè)為2∶1或3∶1等，杠桿比越大越省力，但是隨著杠桿比的增大，杠桿22占用空間較大，對(duì)于布置空間的要求會(huì)更高，要綜合考慮整車(chē)的空間，做出合適的選擇。