雙排輕卡駕駛室翻轉鎖止系統設計

汪涵 王連虎 張厚婷 胡從義

摘 要：文章基于市場需求，創新設計出一套適用于雙排輕卡車型的駕駛室翻轉鎖止系統，該系統不僅能夠在雙排輕卡車型上良好匹配并穩定可靠的實現駕駛室翻轉、鎖止功能，而且操作方便自動化程度高，具有較高的實用價值。

關鍵詞：雙排；駕駛室；翻轉；鎖止；系統

中圖分類號：U462.1 文獻標識碼：B 文章編號：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

雙排輕卡受駕駛室體積大、重量大、重心遠離前端（重力臂長）且空間過于緊湊等因素制約，難以設計布置駕駛室翻轉、鎖止機構，故現有雙排輕卡駕駛室一般為不可翻轉。駕駛室不可翻轉則不便于發動機、變速箱（位于駕駛室下方）等的檢修。目前為解決發動機、變速箱檢修問題，一般在駕駛室地板上開檢修孔，該方案發動機、變速箱接近性差檢修極其不便（檢修前須拆除座椅、地毯，之后掀開檢修孔蓋；檢修完成后需重新裝配檢修孔蓋、地毯、座椅等），且破壞了駕駛室地板結構的整體性，對車輛安全性及NVH性能不利，難以滿足市場需求。

本文通過對重卡車型上普遍使用的液壓翻轉、鎖止系統各模塊進行小型化創新設計，并對現有單排輕卡上普遍使用的“單扭桿翻轉機構”進行簡化設計，之后將二者有效結合，設計出一套“雙排輕卡駕駛室翻轉鎖止系統”，該系統結構緊湊可以方便在雙排輕卡車型上布置匹配，并能使雙排輕卡駕駛室方便可靠的翻轉和鎖止，可以有效解決雙排輕卡發動機、變速箱檢修不便的問題。

1 雙排輕卡翻轉鎖止系統總體設計

下圖1所示為本雙排駕駛室翻轉鎖止系統總體設計及工作狀態，本系統主要包含扭桿彈簧翻轉助力機構（支撐以及輔助舉升駕駛室）、液壓缸總成（舉升駕駛室）、液壓鎖止減震機構（駕駛室落下后鎖止固定，以及駕駛室支撐減震）、液壓泵總成（操縱、控制系統）以及若干高壓管路、線路、固定支架等。液壓泵依靠蓄電池供電，通過調節液壓泵總成上的方向閥并按下按鈕，控制液壓缸、扭桿彈簧翻轉助力機構共同作用使駕駛室自動舉升或降落，并在駕駛室落下后由液壓鎖自動將駕駛室可靠的鎖緊固定在車架上。本方案駕駛室可整體翻轉，發動機、變速箱檢修方便，故不需在駕駛室地板上開孔。

在某款雙排輕卡車型上，經計算駕駛室最大重力矩為5700N·m（方向如上圖1逆時針大箭頭所示），單扭桿彈簧可保持穩定工作的最大扭力矩為2200N·m（方向如上圖1順時針小箭頭所示），當匹配扭桿彈簧翻轉助力機構時，液壓舉升機構只需輸出3500N·m（方向如上圖1順時針大箭頭所示）即可使實現駕駛室翻轉。此方案一方面可以降低液壓舉升機構的功率，有利于液壓舉升機構等的結構小型化、輕量化，同時可以節能（扭桿彈簧采用機械儲能可反復存儲及釋放，液壓泵一般使用電能），節省成本（扭桿彈簧價格低廉）；另一方面可以有效避免駕駛室局部受力導致的結構開裂或翻轉運動不穩定的風險（液壓缸舉升力僅作用于駕駛室地板局部，扭桿彈簧通過支承臂使作用力分散于駕駛室地板整體）。此方案結合了機械式單扭桿彈簧翻轉鎖止機構與液壓翻轉鎖止機構二者的優點，避免了二者的缺陷。

2 各分總成設計

2.1 液壓缸總成設計

根據駕駛室翻轉角度需求確定液壓缸上下支點坐標等參數（見下表1），輸入后獲得液壓缸及駕駛室簡化運動模型（見下圖2）。

由以上運動簡化模型，可知液壓缸工作時的運動軌跡，并可測出液壓缸初始長度、初始角度、舉升極限長度、舉升極限角度等關鍵參數，最終設計出液壓缸總成（見下圖3）。

2.2 扭桿彈簧翻轉助力機構設計

本扭桿彈簧翻轉助力機構（見上圖4），是在傳統機械式單扭桿彈簧翻轉鎖止機構基礎上進行簡化設計，去掉原機械式后鎖止機構以及中支撐桿總成，僅保留前翻轉機構，簡化設計后的扭桿彈簧翻轉助力機構結構緊湊可以在雙排輕卡上良好匹配且成本較低。一般單扭桿彈簧扭力不足以單獨舉升雙排駕駛室，但可以作為有效的輔助助力機構與液壓舉升機構形成合力共同舉升駕駛室，并有效提升駕駛室翻轉運動的穩定性。

2.3 液壓鎖止減震機構設計

由于雙排輕卡布置空間有限，而一般車型（主要為中重卡）上使用的液壓鎖止減震機構體積大重量重在雙排輕卡上無法匹配，因此必須對液壓鎖止減震機構進行結構小型化、輕量化設計（經過創新設計后的液壓鎖止減震機構見下圖5）。

本液壓鎖止減震機構為分體式左右對稱結構，具有液壓控制鎖止、解鎖功能以及支承減震功能，具有“結構緊湊體積小”、“重量輕便于生產線生產裝配”、“可以廣泛應用于輕卡、中卡、重卡等各類車型”等特點。

2.4 液壓泵總成設計

本液壓泵總成（見上圖6）結構緊湊占用空間小，可在雙排輕卡上靈活布置。本雙排輕卡駕駛室翻轉、鎖止系統，只需調整液壓泵上的方向閥并按下電動泵控制開關，就可以實現駕駛室自動舉升、降落以及鎖止。

3 結論

本文通過優化傳統機械式單扭桿彈簧翻轉鎖止機構結構，對液壓翻轉、鎖止機構（液壓鎖止減震機構、液壓泵總成等）進行小型化創新設計，并將二者進行整合，采用“扭桿彈簧翻轉助力機構與液壓舉升機構共同作用”的原理，設計出雙排輕卡駕駛室翻轉、鎖止系統。該系統可以在空間極其有限的雙排輕卡車型上良好布置匹配，應用本系統的車型只需調整位于液壓泵上的方向閥并按下按鈕就可以實現“駕駛室自動且穩定可靠的翻轉鎖止”，具有自動化程度高、操縱方便等優點，使雙排輕卡駕駛室從“不可翻轉”到“只需按下按鈕就可以自動翻轉、鎖止”，解決了過去雙排輕卡駕駛室因無法翻轉而只能在駕駛室底部開孔以解決發動機變速箱檢修的問題。另外本系統成本可控，可以在各類雙排輕卡上推廣應用。

參考文獻

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