双排轻卡驾驶室翻转锁止系统设计

汪涵 王连虎 张厚婷 胡从义

摘 要：文章基于市场需求，创新设计出一套适用于双排轻卡车型的驾驶室翻转锁止系统，该系统不仅能够在双排轻卡车型上良好匹配并稳定可靠的实现驾驶室翻转、锁止功能，而且操作方便自动化程度高，具有较高的实用价值。

关键词：双排；驾驶室；翻转；锁止；系统

中图分类号：U462.1 文献标识码：B 文章编号：1671-7988（2018）17-220-03

Abstract： Based on the market demand， a flip and lock system is created for the double-row light truck cab， which is not only suitable for the double-row light truck to function as cab flipping and locking reliably， but also operated easily with a high degree of automation. Thus this system has a high practical value.

Keywords： Double-row； Cab； Flip； Lock； System

CLC NO.： U462.1 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）17-220-03

前言

双排轻卡受驾驶室体积大、重量大、重心远离前端（重力臂长）且空间过于紧凑等因素制约，难以设计布置驾驶室翻转、锁止机构，故现有双排轻卡驾驶室一般为不可翻转。驾驶室不可翻转则不便于发动机、变速箱（位于驾驶室下方）等的检修。目前为解决发动机、变速箱检修问题，一般在驾驶室地板上开检修孔，该方案发动机、变速箱接近性差检修极其不便（检修前须拆除座椅、地毯，之后掀开检修孔盖；检修完成后需重新装配检修孔盖、地毯、座椅等），且破坏了驾驶室地板结构的整体性，对车辆安全性及NVH性能不利，难以满足市场需求。

本文通过对重卡车型上普遍使用的液压翻转、锁止系统各模块进行小型化创新设计，并对现有单排轻卡上普遍使用的“单扭杆翻转机构”进行简化设计，之后将二者有效结合，设计出一套“双排轻卡驾驶室翻转锁止系统”，该系统结构紧凑可以方便在双排轻卡车型上布置匹配，并能使双排轻卡驾驶室方便可靠的翻转和锁止，可以有效解决双排轻卡发动机、变速箱检修不便的问题。

1 双排轻卡翻转锁止系统总体设计

下图1所示为本双排驾驶室翻转锁止系统总体设计及工作状态，本系统主要包含扭杆弹簧翻转助力机构（支撑以及辅助举升驾驶室）、液压缸总成（举升驾驶室）、液压锁止减震机构（驾驶室落下后锁止固定，以及驾驶室支撑减震）、液压泵总成（操纵、控制系统）以及若干高压管路、线路、固定支架等。液压泵依靠蓄电池供电，通过调节液压泵总成上的方向阀并按下按钮，控制液压缸、扭杆弹簧翻转助力机构共同作用使驾驶室自动举升或降落，并在驾驶室落下后由液压锁自动将驾驶室可靠的锁紧固定在车架上。本方案驾驶室可整体翻转，发动机、变速箱检修方便，故不需在驾驶室地板上开孔。

在某款双排轻卡车型上，经计算驾驶室最大重力矩为5700N·m（方向如上图1逆时针大箭头所示），单扭杆弹簧可保持稳定工作的最大扭力矩为2200N·m（方向如上图1顺时针小箭头所示），当匹配扭杆弹簧翻转助力机构时，液压举升机构只需输出3500N·m（方向如上图1顺时针大箭头所示）即可使实现驾驶室翻转。此方案一方面可以降低液压举升机构的功率，有利于液压举升机构等的结构小型化、轻量化，同时可以节能（扭杆弹簧采用机械储能可反复存储及释放，液压泵一般使用电能），节省成本（扭杆弹簧价格低廉）；另一方面可以有效避免驾驶室局部受力导致的结构开裂或翻转运动不稳定的风险（液压缸举升力仅作用于驾驶室地板局部，扭杆弹簧通过支承臂使作用力分散于驾驶室地板整体）。此方案结合了机械式单扭杆弹簧翻转锁止机构与液压翻转锁止机构二者的优点，避免了二者的缺陷。

2 各分总成设计

2.1 液压缸总成设计

根据驾驶室翻转角度需求确定液压缸上下支点坐标等参数（见下表1），输入后获得液压缸及驾驶室简化运动模型（见下图2）。

由以上运动简化模型，可知液压缸工作时的运动轨迹，并可测出液压缸初始长度、初始角度、举升极限长度、举升极限角度等关键参数，最终设计出液压缸总成（见下图3）。

2.2 扭杆弹簧翻转助力机构设计

本扭杆弹簧翻转助力机构（见上图4），是在传统机械式单扭杆弹簧翻转锁止机构基础上进行简化设计，去掉原机械式后锁止机构以及中支撑杆总成，仅保留前翻转机构，简化设计后的扭杆弹簧翻转助力机构结构紧凑可以在双排轻卡上良好匹配且成本较低。一般单扭杆弹簧扭力不足以单独举升双排驾驶室，但可以作为有效的辅助助力机构与液压举升机构形成合力共同举升驾驶室，并有效提升驾驶室翻转运动的稳定性。

2.3 液压锁止减震机构设计

由于双排轻卡布置空间有限，而一般车型（主要为中重卡）上使用的液压锁止减震机构体积大重量重在双排轻卡上无法匹配，因此必须对液压锁止减震机构进行结构小型化、轻量化设计（经过创新设计后的液压锁止减震机构见下图5）。

本液压锁止减震机构为分体式左右对称结构，具有液压控制锁止、解锁功能以及支承减震功能，具有“结构紧凑体积小”、“重量轻便于生产线生产装配”、“可以广泛应用于轻卡、中卡、重卡等各类车型”等特点。

2.4 液压泵总成设计

本液压泵总成（见上图6）结构紧凑占用空间小，可在双排轻卡上灵活布置。本双排轻卡驾驶室翻转、锁止系统，只需调整液压泵上的方向阀并按下电动泵控制开关，就可以实现驾驶室自动举升、降落以及锁止。

3 结论

本文通过优化传统机械式单扭杆弹簧翻转锁止机构结构，对液压翻转、锁止机构（液压锁止减震机构、液压泵总成等）进行小型化创新设计，并将二者进行整合，采用“扭杆弹簧翻转助力机构与液压举升机构共同作用”的原理，设计出双排轻卡驾驶室翻转、锁止系统。该系统可以在空间极其有限的双排轻卡车型上良好布置匹配，应用本系统的车型只需调整位于液压泵上的方向阀并按下按钮就可以实现“驾驶室自动且稳定可靠的翻转锁止”，具有自动化程度高、操纵方便等优点，使双排轻卡驾驶室从“不可翻转”到“只需按下按钮就可以自动翻转、锁止”，解决了过去双排轻卡驾驶室因无法翻转而只能在驾驶室底部开孔以解决发动机变速箱检修的问题。另外本系统成本可控，可以在各类双排轻卡上推广应用。

参考文献

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