操縱機構

在進行重型載貨汽車傳動繫結構佈置時, 普遍採用前置( 發動機) 後( 軸) 驅動佈置型式, 變速器大都採用齒輪式有級變速器。這種型式具有維修發動機方便、傳動系和操縱系比較簡單等優點。但由於變速器距駕駛員座位遠, 要實現變速器直接操縱較難, 因此需在變速操縱桿與變速器選擋搖臂和換擋搖臂間加裝輔助槓桿或傳動機構以傳遞運動, 從而構成變速器遠距離操縱機構( 以下稱操縱機構) 。操縱機構按變速器選擋軸和換擋軸是否分開可分為雙杆式和單杆式兩種類型; 按變速拉桿結構不同可分為剛性和柔性兩種類型; 按操縱機構拉桿佈置方式不同可分為左操縱型、右操縱型和左右操縱型3 種類型。在新車型開發過程中, 通常要兼顧變型車擴展。

因此, 在進行操縱機構設計時, 主要設計難點在於機構既要能適應駕駛室翻轉又不影響操縱機構的正常工作。普遍採用的幾種操縱機構,各具有其特點。屬雙杆右操縱型剛性機構。其主要特點是操縱性好、手感明顯, 但由於變速器選擋軸和換擋軸是分開的,操縱桿及支座總成佈置在駕駛室地板上, 因此機構零部件數量多, 結構複雜。

歐美汽車常用的單杆式操縱機構, 也屬於剛性機構, 主要特點是變速器選擋軸和換擋軸不分開, 操縱桿及支座總成佈置在駕駛室下面的車架上, 為避免機構受駕駛室翻轉影響, 在駕駛室地板上要開直徑較大的孔洞。也有佈置在駕駛室地板上的,機構的拉桿為伸縮式, 可隨駕駛室翻轉而翻轉, 操縱性也較好, 但拉桿的設計佈置相對複雜。

柔性( 軟軸) 操縱機構, 主要特點是用柔性較好的推拉式軟軸代替了剛性機構中的剛性拉桿, 減少了傳動環節和運動部件數量, 使總體佈置得到簡化, 能有效解決駕駛室翻轉時機構與其它系統發生干涉的問題, 同時有利於減輕整車質量, 降低運動噪聲。

在進行操縱機構的結構設計時應考慮以下幾個問題。

a.保證駕駛室內操縱桿位置符合GB/T15705《載貨汽車駕駛員操作位置尺寸》中相應條款要求,即變速桿手柄工作位置應位於轉向盤下面和駕駛員座椅右面且不低於座墊表面的特定區域; 變速桿手柄在任意位置時, 距駕駛室內其它零件或操縱桿的距離不得小於50 mm。

b.變速器操縱較頻繁, 為增強駕駛員操縱手感, 要求機構具有足夠剛性, 且各連接件之間的間隙應儘量減小。

c.變速拉桿總成支座應儘量固定在與變速器殼體剛性連成一體的機件( 如發動機、離合器等) 上,避免或減小由於車架變形及汽車振動對操縱機構產生的不良影響。

d. 應對駕駛員操縱力和操縱桿手柄的行程進行設計和校核。為減輕駕駛員疲勞, 要求操縱力不大於 90 N; 操縱桿手柄的雙向行程之和應不大於 200mm。

e. 應按變速器總成提供的直接操縱擋位圖和操縱機構本身的動作特點, 正確確定駕駛員操縱桿手柄上的擋位圖。

f.操縱機構應有行程調節功能, 以便在操縱不靈活的情況下對機構進行適當調整, 以保證操縱機構靈活有效。

採用何種操縱機構取決於車型特點、傳動繫結構佈置、變速器總成結構形式及駕駛室總成技術狀態等, 同時還應兼顧汽車生產企業的技術和零部件資源儲備情況。

3.1 雙杆剛性操縱機構

雙杆操縱機構的操縱桿及支座總成佈置在駕駛室地板上, 操縱機構不僅要克服其零部件與其它系統發生干涉, 而且為滿足駕駛室翻轉需要, 還要增加連桿傳動機構, 並使搖臂及支座總成的轉軸中心儘可能與駕駛室翻轉中心接近或重合, 所以機構複雜、零件數目多。

另外, 由於搖臂及支座總成與變速器距離遠, 需利用拉桿總成通過與車架縱梁相連接的選擋搖臂、T形支架總成、搖臂及卧式支座總成來傳遞動力。這一段機構的佈置可能會與冷卻系、排氣系、駕駛室後懸置總成等發生運動干涉現象。所以應在結構設計時, 及時與總佈置、車架及相關係統的設計作好溝通與對接, 以免影響設計進度。

3.2 單杆剛性操縱機構

單杆操縱機構的操縱桿支座佈置在駕駛室地板下面的發動機上, 為使機構不受駕駛室翻轉影響, 操縱桿從駕駛室地板較大的孔洞進入駕駛室, 這時要考慮地板孔的防塵、防水、隔熱等密封問題。有時操縱桿支座佈置在駕駛室地板上, 操縱機構拉桿是伸縮式的, 以適應駕駛室翻轉。對於前者,在發動機機體上應預先鑄有操縱桿支座總成的安裝位置; 對於後者應考慮車架和駕駛室總成在行車當中的振動對機構的影響。另外, 單杆機構針對的變速器總成屬於選擋軸和換擋軸合為一體的情況, 選擋行程是沿平行於汽車Y 軸的軸線橫向運動,換擋行程則繞着平行於汽車Y 軸的軸線前後轉動。

a.機構完全不能適應駕駛室翻轉。主要原因在於操縱機構的類型選擇不當, 解決方法是增加連桿傳動機構或選擇柔性操縱機構。

b.機構可以適應駕駛室翻轉但在翻轉過程中出現干涉現象。主要原因在於機構的動作空間不足,解決方法是: 選擇最佳的操縱機構類型; 調整連桿傳動機構, 並使搖臂及支座總成的轉軸中心儘可能與駕駛室翻轉中心接近或重合。

c.機構的操縱桿手柄與駕駛室內其它零件的距離過小或發生碰撞。主要原因在於機構的操縱桿手柄動作空間不足, 解決方法是調整機構的傳動比和行程。

d.機構選擋或換擋的動作不靈活、操縱不準確。主要原因是機構中運動間隙過大或拉桿總成的長短不合適, 解決方法是減小機構的運動間隙或利用具有調整功能的拉桿進行轉動, 實行長度微調。

e.機構的操縱桿手柄的操縱擋位圖與實際車速不符。解決方法是按變速器總成提供的直接操縱擋位圖和操縱機構本身的動作特點, 正確確定駕駛員操縱桿手柄上的擋位圖。

f.機構的操縱桿手柄選擋操縱力或換擋操縱力過大。主要原因是機構的傳動比較小或變速器總成相應的選擋搖臂或換擋搖臂不合適, 解決方法是調整機構的傳動比或改變變速器總成的選擋搖臂或換擋搖臂的回轉半徑, 或提供具有換擋助力功能的變速器總成。

變速器操縱機構的動作是否靈活、操縱是否準確將直接影響汽車的操縱穩定性和使用性能, 同時也關係到行車安全。因此, 在完成機構設計後, 還應對裝車後的操縱機構進行試驗, 以檢驗操縱機構的擋位是否正確, 操縱力、操縱行程是否達到了使用要求等, 以驗證設計的正確性。本文列舉的重型汽車SXQ4191G12D 的變速器遠距離操縱機構,經過裝車試驗和用户使用, 證明可以適應駕駛室的翻轉需要和行車要求, 操縱機構動作靈活、操縱準確, 完全符合設計要求。 ^[1]