汽車防坡道溜車裝置的不同設(shè)計(jì)方案比較分析

劉俊希

摘 要：客觀的講，我國(guó)家庭用戶中的汽車變速器仍然是以機(jī)械式的手動(dòng)變速器為主，這就造成了大多數(shù)的駕駛員會(huì)面臨在坡道起步時(shí)汽車會(huì)出現(xiàn)坡道后溜問題。文章主要是針對(duì)當(dāng)前汽車坡道起步時(shí)易出現(xiàn)后溜問題的實(shí)際狀況，再結(jié)合汽車防后溜研究和設(shè)計(jì)現(xiàn)狀的情況下，借鑒前人設(shè)計(jì)方案的經(jīng)驗(yàn)和不足針對(duì)性的提出文章的汽車坡道防后溜車裝置設(shè)計(jì)方案，通過對(duì)當(dāng)前主流的三種：離合器控制機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)軸控制機(jī)構(gòu)、減速器控制機(jī)構(gòu)的對(duì)比分析，提出以變速器與傳動(dòng)軸的同步轉(zhuǎn)動(dòng)為設(shè)計(jì)依據(jù)，通過利用汽車變速器中間軸在工作中始終以穩(wěn)定方向和速度轉(zhuǎn)動(dòng)的特性，應(yīng)用棘輪機(jī)構(gòu)的單項(xiàng)運(yùn)動(dòng)特性達(dá)到控制中間軸運(yùn)動(dòng)方向的目的，從而達(dá)成汽車坡道起步時(shí)能夠不到轉(zhuǎn)，從而不發(fā)生汽車后溜的狀況。

關(guān)鍵詞：坡道溜車；減速器；控制機(jī)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TG457.23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）30-0111-02

前言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代科技在汽車制造業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，其中高效變速器作為汽車的主要控制部件更是不斷地出現(xiàn)新的工藝和技術(shù)水平。但是客觀的講，我國(guó)家庭用戶中的汽車變速器仍然是以機(jī)械式的手動(dòng)變速器為主，這就造成了大多數(shù)的駕駛員會(huì)面臨在坡道起步時(shí)汽車會(huì)出現(xiàn)坡道后溜問題，而一旦駕駛員未能及時(shí)注意到或者駕駛員本身的駕駛經(jīng)驗(yàn)不足就會(huì)造車較為嚴(yán)重的安全事故。即便是能夠避免因?yàn)槠嚭罅镌斐傻陌踩鹿?，但是只能通過在離合器半聯(lián)動(dòng)狀態(tài)下踩油門的方式卻會(huì)造成離合器長(zhǎng)時(shí)間處于打滑狀態(tài)，對(duì)于離合器的使用壽命有著較大的損耗。因此，無(wú)論能否及時(shí)處理汽車坡道起步的后溜，對(duì)于駕駛員來(lái)說都是難以接受的一種弊端，因此解決這一問題就成為汽車研發(fā)、制造和學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注的問題。

1 汽車坡道后溜問題分析

所謂坡道起步是指機(jī)動(dòng)車在一定坡道上由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為前進(jìn)狀態(tài)的過程，這一過程是駕駛員必須掌握的駕駛技能之一。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，在我國(guó)由于坡道起步后溜車造成的車輛安全事故在機(jī)動(dòng)車交通事故中占據(jù)的比例正在呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢(shì)，而隨著社會(huì)各界對(duì)汽車坡道起步后溜車問題的越來(lái)越關(guān)注，坡道起步也成為新手駕駛員考試的難點(diǎn)和重點(diǎn)。通常情況下造成汽車坡路起步后溜的原因有以下幾種：其一，起步時(shí)油門踩踏不及時(shí)造成油門跟不上，致使機(jī)動(dòng)車后溜；其二，駕駛員松手制動(dòng)的時(shí)機(jī)把握不準(zhǔn)確造成了車輛后溜；其三，駕駛員對(duì)油門和離合器的配合操縱不到位造成了機(jī)動(dòng)車后溜。因此應(yīng)該通過正確地操縱方法加以避免，例如手制動(dòng)起步方法或者無(wú)手制動(dòng)起步方法等。

2 汽車防坡道溜車裝置設(shè)計(jì)方案

2.1 離合器控制機(jī)構(gòu)

該種方案是在離合器的機(jī)構(gòu)中增添控制機(jī)構(gòu)，通過控制機(jī)構(gòu)對(duì)輪轂旋轉(zhuǎn)的控制防止汽車坡道起步后溜。汽車起步時(shí)，離合器對(duì)于汽車的制動(dòng)和行駛都有較大的影響。通常情況下，離合器可以通過分離和結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車起步和換擋的動(dòng)作，但是由于離合器的構(gòu)成十分復(fù)雜，因此往往會(huì)造成汽車的起步和換擋不能及時(shí)達(dá)成，以致汽車出現(xiàn)了啟動(dòng)和換擋的間隙，如果是在坡道上就很容易出現(xiàn)機(jī)動(dòng)車輛的后溜狀況。雖然隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)開始參與車輛的控制，這也使得離合器的工作效果達(dá)到了十分精確的水平，但實(shí)際上真正廣泛應(yīng)用于所有的機(jī)動(dòng)車仍然是一種愿景。

2.2 傳動(dòng)軸控制機(jī)構(gòu)

該種方案是在機(jī)動(dòng)車傳動(dòng)軸上通過添加控制機(jī)構(gòu)的方式達(dá)成對(duì)機(jī)動(dòng)車輛坡道起步后溜車的預(yù)防效果。汽車在坡道起步時(shí)，傳動(dòng)軸會(huì)伴隨著輪轂的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，因此只要制動(dòng)傳動(dòng)軸從理論上講應(yīng)該也能實(shí)現(xiàn)對(duì)輪彀的制動(dòng)從而確保不會(huì)出現(xiàn)后溜車。但是這種方案也只能是屬于理論假設(shè)無(wú)法應(yīng)用于實(shí)踐，這是因?yàn)橐坏?yīng)用了這一方案汽車在坡道上的倒車操縱將無(wú)法實(shí)現(xiàn)，干擾了機(jī)動(dòng)車輛的正常工作。

2.3 減速器控制機(jī)構(gòu)

該種方案是在汽車的減速器上添加控制機(jī)構(gòu)，通過控制減速器的運(yùn)作達(dá)到預(yù)防機(jī)動(dòng)車輛坡道起步后溜車的問題。眾所周知，減速器的作用是增大輸入的扭矩同時(shí)降低輪轂的轉(zhuǎn)速，因此減速器的內(nèi)部齒輪和驅(qū)動(dòng)輪以及傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)是一致的，因此如能實(shí)現(xiàn)對(duì)主減速器的控制那么也能實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的控制。但是這一方案的制作成本過高，還不能在汽車制造行業(yè)廣泛的應(yīng)用，同時(shí)對(duì)于個(gè)人車主來(lái)說，改造的幅度過大因此也能很難接受，故而也不能達(dá)到預(yù)期的目的。

3 三種方案的比較選擇

本文結(jié)合上述三種思路的優(yōu)缺點(diǎn)，認(rèn)為在變速器內(nèi)添加控制機(jī)構(gòu)的方式。變速器是機(jī)動(dòng)車輛最重要的部件之一，雖然變速器的構(gòu)成也非常復(fù)雜但是相對(duì)于其他部件變速器的規(guī)律性非常高?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)動(dòng)車無(wú)論是在何種運(yùn)作狀態(tài)（加速、減速、前進(jìn)、倒車）變速器都要發(fā)揮積極地作用，同時(shí)加速器中間軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向在變速器工作過程中非常穩(wěn)定。因此如能通過一定的措施實(shí)現(xiàn)對(duì)變速器中間軸的控制，則能實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車坡道起步后溜問題的有效解決，同時(shí)設(shè)計(jì)成本和操作便捷性也都得以優(yōu)化，機(jī)構(gòu)的添加不影響汽車的正常行駛。筆者以為是當(dāng)前情況一種最為可取的設(shè)計(jì)方案。

汽車在坡道停車時(shí)通過手剎的制動(dòng)保持汽車靜止不下滑。當(dāng)汽車起步時(shí)，需要機(jī)動(dòng)車駕駛員先放開手剎然后掛入一檔，這時(shí)控制撥桿通過一檔連動(dòng)控制撥叉運(yùn)動(dòng)，由于此時(shí)一檔位的中間軸順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，棘輪盤與中間軸以花鍵牢固連接，因此棘輪盤也會(huì)在中間軸的帶動(dòng)下同步轉(zhuǎn)動(dòng)。棘輪盤在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)又能帶動(dòng)棘爪盤轉(zhuǎn)動(dòng)，棘爪盤滑塊與控制撥桿連接從而帶動(dòng)控制撥桿運(yùn)動(dòng)，由于棘爪與棘爪盤之間有彈簧連接，因此棘爪卡入棘輪齒槽內(nèi)，在棘爪和棘輪齒的控制下，棘輪盤倒轉(zhuǎn)的趨勢(shì)被遏制，只能順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而限制了中間軸的倒轉(zhuǎn)，保證中間軸只能順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，也即汽車輪轂只能順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而保證了汽車在坡道起步時(shí)不會(huì)出現(xiàn)后溜問題。

其中該機(jī)構(gòu)的整體圖示如下圖1所示。

為了更好地表現(xiàn)零件的裝配情況，下圖1為該裝置的平面圖形。

為了更好地對(duì)零件中的名稱進(jìn)行明示，本文對(duì)上述汽車坡道防后溜車裝置平面圖示中涉及到的零部件名稱歸類為下表1進(jìn)行編號(hào)說明。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文所提出的設(shè)計(jì)方案是以變速器與傳動(dòng)軸的同步轉(zhuǎn)動(dòng)為設(shè)計(jì)依據(jù)，通過利用汽車變速器中間軸在工作中始終以穩(wěn)定方向和速度轉(zhuǎn)動(dòng)的特性，應(yīng)用棘輪機(jī)構(gòu)的單項(xiàng)運(yùn)動(dòng)特性達(dá)到控制中間軸運(yùn)動(dòng)方向的目的。從而達(dá)成汽車坡道起步時(shí)能夠不到轉(zhuǎn)，不發(fā)生汽車后溜的狀況。

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