論一種提升效率及優化走向的汽車機械式駐車制動轉軸機構

陀明揚，粟龍招

（柳州五菱汽車工業有限公司，廣西 柳州545007）

1 技術背景

目前汽車廢氣排放及對石油資源的過度消耗所引發的環境問題越來越嚴重，各國致力研究開發和推廣使用各種低排放、零排放汽車。電動車是典型的零排放汽車，是目前最具開發潛力的交通工具。但電動車的駐車制動系統比較難布置，主要原因是一般電動車的駐車制動機械式手柄布置在司機座椅右側，裝配在座椅框地板上。座椅框離車架垂直高度大，在對駐車制動操縱裝置進行布置時，受車架結構、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，前段駐車拉索的曲率半徑較小，其后端甚至呈近似90°布置，且已經無法通過優化布置來改進；拉索設計時走向盡可能地平順最小工作曲率半徑大于200 mm[1]，由于前段駐車拉索的曲率半徑過小，不僅大大降低了駐車拉索的傳動效率，也使前段駐車拉索容易損壞，造成整車駐車制動效率低下。這種普通的一帶二（一個前段拉索帶著左、右后拉索）圖1的布置型式，前段拉索會有一個明顯的彎曲（圖2），會大大降低駐車效率。而目前電動車的滿載質量越來越高，對駐車制動系統提出了新的要求。本論文提供一種轉軸機構的新型駐車制動系統（圖3）來對拉索的方向進行改變，同時提高駐車負載效率。效率試驗計算公式請直接參考QC/T 29101-1992《汽車用操縱拉索總成》中5.6規定[1]。

圖1 一帶二布置型式

圖2 前段拉索明顯的彎曲

圖3 一種帶轉軸機構的新型駐車制動系統

2 普通一帶二布置型式

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

前段駐車拉索的曲率半徑較小，其后端甚至呈近似90°布置，負載效率低，需要手操縱的力會超出標準也不一定能駐車。國家標準GB7258-2004：7.4.2規定手操縱時，乘用車不應大于 400 N，其它機動車不應大于 600 N[2]。

我司設計的V2五菱小公交車的駐車系統最初的方案存在以下問題：第一，車輛駐車不靈；第二，駐車前拉索易損壞。

原駐車前拉索后段呈近似90°布置，其曲率半徑過小造成整車駐車制動效率低。原駐車前拉索結構受車架及座椅地板高度差制約，已無法再優化布置。駐車前拉索走勢較陡，拉索曲率半徑過小造成拉索易損壞，并且此布置方式極大降低了駐車拉索的傳動效率，造成車輛駐車不靈及前拉索易損壞。

3 新型駐車制動系統

采用轉軸機構的新型駐車制動系統（圖3）來對拉索的方向進行改變，駐車負載效率得到大的提升。改進后的V2車，主要是通過這個轉軸機構，對前段拉索、中段拉索的方向進行一個簡單改變，來替代普通的前段拉索。對新結構的駐車制動系統進行檢測線和道路性能試驗如下：

（1）檢測線測量結果（僅列出主要評價值）

從表1最后一欄的數據對比可看到，改進后V2車的駐車制動力比即駐車制動效能提高了5.2%。

表1 V2車的駐車制動力比

（2）道路性能試驗結果

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

GB12676-1999：5.2.7.1駐車制動系統必須使滿載車輛停在18%坡道上（上坡或下坡）[3]。

改進后的V2車空載在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，進行20次的駐坡性能試驗后沒有出現制動不靈的現象。

（3）客戶反饋

V2車客戶對此次手剎操縱裝置的改進表示肯定，且暫未收到前拉索的三包索賠的反饋，產品質量和性能得到提高。

4 轉軸機構結構

轉軸機構的爆炸示意圖如圖4所示，轉軸機構的的軸測示意圖見圖5，轉軸機構俯視圖見圖6。

圖4 轉軸機構的爆炸示意圖

圖5 轉軸機構的的軸測示意圖

圖6 轉軸機構的俯視圖

工作時，手剎手柄，拉動前段駐車拉索，并帶動杠桿前臂221向上運動，使得杠桿22繞銷軸23順時針轉動，隨著杠桿22的轉動，帶動與杠桿后臂222連接的中段駐車拉索向左運動，最終拉動兩根后段駐車拉索分別控制兩個后輪制動器，從而完成駐車操作。通過轉軸機構，連接前段及中段手剎，完美地完成拉索的方向更改，避開單獨一根前段拉索的曲率半徑過小造成的負載效率下降。

5 軸軸機構的延伸設計優化

在實際布置時，受車架結構、座椅框空間等的限制，杠桿前臂221和杠桿后臂222之間可以設置適當的角度，如可以將杠桿22設計為直線形，V形結構，也可以設為U形結構等。

其中，杠桿前臂221和杠桿后臂222的杠桿比可以為1∶1，如此設計，既不省力也不費力，但是比較適合駐車拉索的布置走向；當然，也可以將杠桿前臂221和杠桿后臂222的杠桿比設為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，對于布置空間的要求會更高，要綜合考慮整車的空間，做出合適的選擇。