軸間差速鎖對重型越野車駐車能力的影響

朱丹陽

（大運汽車股份有限公司，山西 運城 044000）

前言

制動系統(tǒng)是保證車輛安全性的最關(guān)鍵部分，對于不同車輛有不同的要求，乘用車在良好的公路上行駛，公路的設(shè)計坡度較低，一般在3%到10%之間，對其制動系統(tǒng)主要要求的是制動減速度和制動距離。而越野車，尤其是專用重型越野車，通常在較差路面上行駛，會遇到坡度較大的坡道，可能還會牽引掛車，因此駐車能力顯得十分重要，車輛在滿載或空載，上坡或下坡時，制動性能會受到影響，每種情況都要進行分析。

越野車輛的驅(qū)動方式為全輪驅(qū)動，必然會配有軸間差速器，差速器內(nèi)設(shè)置有差速鎖，車輛要停在一定坡度的坡道上，依靠后橋上的駐車制動器進行駐車，假設(shè)此時后橋的地面附著力較小，小于駐車制動器的最大制動力，也就是說制動器制動力沒有完全發(fā)揮出來，還有一部分制動力可被利用，如果軸間差速器不鎖止，前后橋之間可以有轉(zhuǎn)速差，后橋駐車制動器剩余的制動力無法作用于前橋，若前橋車輪滾動，則無法阻止，如果軸間差速器鎖止，整車轉(zhuǎn)動系統(tǒng)剛性連接為一體，后橋駐車制動器便可對前橋起作用，既制動器能利用到整車的地面附著力，駐車能力得到提升。下面將具體分析鎖止軸間差速器對車輛駐車能力的提升程度，以便駕駛員判斷在不同狀況下是否要鎖止。

1 車輛概況

本文以一輛重型越野運輸車為研究對象，該車驅(qū)動形式為6×6，前單橋，后雙橋（以下分別稱為“后一橋”和“后二橋”），制動系統(tǒng)為氣壓制動，駐車方式為機械駐車，在雙后橋各車輪上裝有彈簧儲能制動氣室。前橋與后一橋之間有分動器，分動器與后一橋內(nèi)有軸間差速器及差速鎖，差速鎖類型為氣動強制鎖止式，在駕駛室內(nèi)有相應(yīng)的開關(guān)，可以控制鎖止或解鎖。

2 車輛模型的簡化與相關(guān)參數(shù)

2.1 車輛模型的簡化

后一橋與后二橋設(shè)計軸荷相近，為便于計算，將三軸車模型簡化為兩軸車模型，見圖1。

圖1 三軸車簡化為兩軸車

滿載時：

空載時：

其中，a為整車質(zhì)心到前軸的距離；

b 為整車質(zhì)心到后軸的距離；

L 為軸距；

hg為整車質(zhì)心高度。

2.2 其它相關(guān)參數(shù)

滿載總質(zhì)量m1=22615kg；

空載總質(zhì)量m2=15650kg；

車輪靜力半徑r=0.62m；

單橋駐車制動器制動力矩Tμ=27850N·m

路面附著系數(shù)φ=0.65。

3 最大駐車坡度計算

3.1 上坡和下坡時的受力分析

車輛的駐車能力既取決于制動器制動力的大小，又取決于地面附著力的大小，制動器制動力是不會超過地面附著力的，因此，為了知道實際駐車時克服下滑力的地面制動力，要計算軸荷，進而算出附著力，并與制動器制動力的大小進行對比。

車輛在一定坡度坡道上駐車，自身的重力可分解為Gsinα 和Gcosα，Gsinα是使車輛滑下坡道的下滑力，Gcosα是車輛對坡道的法向壓力。

上坡、下坡的具體受力分析，見圖2、圖3：

圖2 上坡受力分析

圖3 下坡受力分析

由于車橋的軸荷大小與地面對車橋的支撐力相等，所以下文中用地面對后橋的支撐力Fz2表示后橋軸荷。

上坡時，前橋部分軸荷向后橋轉(zhuǎn)移，后橋軸荷比在平地上時會增加，根據(jù)理論力學(xué)中的力矩平衡原理，求后橋的軸荷Fz2：

下坡時，后橋部分軸荷向前橋轉(zhuǎn)移，同理，求后橋的軸荷Fz2：

車輛停在坡道上，由后橋駐車制動器產(chǎn)生的制動力Fμ來克服下滑力Gsinα，即

滿載時的重力：

空載時的重力：

駐車制動器最大制動力：

3.2 滿載上坡時的最大駐車坡度

（1）不鎖止軸間差速鎖

車輛在平地上，求后橋附著力：

后橋附著力比制動器制動力略小，上坡時由于前橋軸荷向后橋轉(zhuǎn)移，后橋附著力有可能會大于制動器制動力。

假設(shè)后橋附著力大于制動器制動力，即全部的制動器制動力都用來克服下滑力，可得：

此時，后橋的地面附著力：

可見，后橋地面附著力大于制動器制動力，假設(shè)成立，最大駐車坡度為44.3%。

（2）鎖止軸間差速鎖

駐車制動器制動力全部被利用，故鎖止軸間差速鎖后最大駐車坡度與不鎖止時相同，也是44.3%。

3.3 空載上坡時的最大駐車坡度

（1）不鎖止軸間差速鎖

假設(shè)全部的駐車制動器制動力都用來克服下滑力，可得：

此時，整車的地面附著力：

整車的地面附著力小于制動器制動力，后橋的地面附著力也一定小于制動器制動力，假設(shè)不成立，說明制動器制動力只有部分被利用，這是因為受到了附著力的限制，此時的地面制動力等于后橋的地面附著力，即：

最大駐車坡度為34.3%。

（2）鎖止軸間差速鎖

因為整車的地面附著力小于制動器制動力，所以此時的最大地面制動力為整車附著力，即由整車附著力來克服下滑力。

最大駐車坡度為65%。

3.4 滿載下坡時的最大駐車坡度

（1）不鎖止軸間差速鎖

由3.2 可知，車輛在平地上后橋附著力比制動器制動力小，下坡時后橋軸荷還要向前橋轉(zhuǎn)移，后橋附著力一定是小于制動器制動力的，因此，最大地面制動力為后橋附著力。

最大駐車坡度為30.9%。

（2）鎖止軸間差速鎖

鎖止軸間差速鎖后，車輛傳動系統(tǒng)變?yōu)閯傂赃B接，整車附著力都能被利用，無論是上坡還是下坡，都有相同的駐車能力，因此，滿載下坡鎖止軸間差速鎖時的最大駐車坡度與滿載上坡鎖止軸間差速鎖時是相同的，也是44.3%。

3.5 空載下坡時的最大駐車坡度

（1）不鎖止軸間差速鎖

空載下坡時，后橋附著力一定是小于制動器制動力的，因此，最大地面制動力為后橋附著力。

最大駐車坡度為23.4%。

（2）鎖止軸間差速鎖

由3.4（2）中的分析可知，空載下坡鎖止軸間差速鎖的最大駐車坡度與空載上坡鎖止軸間差速鎖時是相同的，也是65%。

4 結(jié)論

統(tǒng)計以上各最大駐車坡度計算結(jié)果，見表1。

表1 最大駐車坡度計算結(jié)果

通過表格數(shù)據(jù)，得到以下結(jié)論：

（1）車輛滿載上坡時，不鎖止軸間差速鎖與鎖止時最大駐車坡度相同， 駕駛員可不鎖止；

（2）其余情況，鎖止軸間差速鎖后，最大駐車坡度均有較大提升，其中，空載上、下坡時提升十分明顯，駕駛員要在較大坡度坡道上駐車時應(yīng)提前鎖止軸間差速鎖；

（3）駕駛員要在較小坡度坡道上駐車時，可參考表1中各種情況下不鎖止軸間差速鎖時的最大駐車坡度，若實際駐車坡度比表中數(shù)據(jù)小，可選擇不鎖止軸間差速鎖。