论一种提升效率及优化走向的汽车机械式驻车制动转轴机构

陀明扬，粟龙招

（柳州五菱汽车工业有限公司，广西 柳州545007）

1 技术背景

目前汽车废气排放及对石油资源的过度消耗所引发的环境问题越来越严重，各国致力研究开发和推广使用各种低排放、零排放汽车。电动车是典型的零排放汽车，是目前最具开发潜力的交通工具。但电动车的驻车制动系统比较难布置，主要原因是一般电动车的驻车制动机械式手柄布置在司机座椅右侧，装配在座椅框地板上。座椅框离车架垂直高度大，在对驻车制动操纵装置进行布置时，受车架结构、座椅框空间、油箱空间及相互之间的高度差等外部条件限制，前段驻车拉索的曲率半径较小，其后端甚至呈近似90°布置，且已经无法通过优化布置来改进；拉索设计时走向尽可能地平顺最小工作曲率半径大于200 mm[1]，由于前段驻车拉索的曲率半径过小，不仅大大降低了驻车拉索的传动效率，也使前段驻车拉索容易损坏，造成整车驻车制动效率低下。这种普通的一带二（一个前段拉索带着左、右后拉索）图1的布置型式，前段拉索会有一个明显的弯曲（图2），会大大降低驻车效率。而目前电动车的满载质量越来越高，对驻车制动系统提出了新的要求。本论文提供一种转轴机构的新型驻车制动系统（图3）来对拉索的方向进行改变，同时提高驻车负载效率。效率试验计算公式请直接参考QC/T 29101-1992《汽车用操纵拉索总成》中5.6规定[1]。

图1 一带二布置型式

图2 前段拉索明显的弯曲

图3 一种带转轴机构的新型驻车制动系统

2 普通一带二布置型式

普通的一带二（一个前段拉索带着左、右后拉索）如图1的布置型式，在座椅框与车架垂直高度差别大时，有明显的缺点。

前段驻车拉索的曲率半径较小，其后端甚至呈近似90°布置，负载效率低，需要手操纵的力会超出标准也不一定能驻车。国家标准GB7258-2004：7.4.2规定手操纵时，乘用车不应大于 400 N，其它机动车不应大于 600 N[2]。

我司设计的V2五菱小公交车的驻车系统最初的方案存在以下问题：第一，车辆驻车不灵；第二，驻车前拉索易损坏。

原驻车前拉索后段呈近似90°布置，其曲率半径过小造成整车驻车制动效率低。原驻车前拉索结构受车架及座椅地板高度差制约，已无法再优化布置。驻车前拉索走势较陡，拉索曲率半径过小造成拉索易损坏，并且此布置方式极大降低了驻车拉索的传动效率，造成车辆驻车不灵及前拉索易损坏。

3 新型驻车制动系统

采用转轴机构的新型驻车制动系统（图3）来对拉索的方向进行改变，驻车负载效率得到大的提升。改进后的V2车，主要是通过这个转轴机构，对前段拉索、中段拉索的方向进行一个简单改变，来替代普通的前段拉索。对新结构的驻车制动系统进行检测线和道路性能试验如下：

（1）检测线测量结果（仅列出主要评价值）

从表1最后一栏的数据对比可看到，改进后V2车的驻车制动力比即驻车制动效能提高了5.2%。

表1 V2车的驻车制动力比

（2）道路性能试验结果

GB7258-2004：7.13.3空载下在20%坡度，附着系数不小于0.7的坡道上，正反两个方向可靠停驻[2]。

GB12676-1999：5.2.7.1驻车制动系统必须使满载车辆停在18%坡道上（上坡或下坡）[3]。

改进后的V2车空载在20%坡度（约11.3°），满载在18%（约10.2°）的坡上（上坡和下坡）保持5 min不滑动，进行20次的驻坡性能试验后没有出现制动不灵的现象。

（3）客户反馈

V2车客户对此次手刹操纵装置的改进表示肯定，且暂未收到前拉索的三包索赔的反馈，产品质量和性能得到提高。

4 转轴机构结构

转轴机构的爆炸示意图如图4所示，转轴机构的的轴测示意图见图5，转轴机构俯视图见图6。

图4 转轴机构的爆炸示意图

图5 转轴机构的的轴测示意图

图6 转轴机构的俯视图

工作时，手刹手柄，拉动前段驻车拉索，并带动杠杆前臂221向上运动，使得杠杆22绕销轴23顺时针转动，随着杠杆22的转动，带动与杠杆后臂222连接的中段驻车拉索向左运动，最终拉动两根后段驻车拉索分别控制两个后轮制动器，从而完成驻车操作。通过转轴机构，连接前段及中段手刹，完美地完成拉索的方向更改，避开单独一根前段拉索的曲率半径过小造成的负载效率下降。

5 轴轴机构的延伸设计优化

在实际布置时，受车架结构、座椅框空间等的限制，杠杆前臂221和杠杆后臂222之间可以设置适当的角度，如可以将杠杆22设计为直线形，V形结构，也可以设为U形结构等。

其中，杠杆前臂221和杠杆后臂222的杠杆比可以为1∶1，如此设计，既不省力也不费力，但是比较适合驻车拉索的布置走向；当然，也可以将杠杆前臂221和杠杆后臂222的杠杆比设为2∶1或3∶1等，杠杆比越大越省力，但是随着杠杆比的增大，杠杆22占用空间较大，对于布置空间的要求会更高，要综合考虑整车的空间，做出合适的选择。