操纵机构

交通学名词

操纵机构始于驾驶室内的离合器踏板，终于离合器内的分离轴承。

类型和特点

在进行重型载货汽车传动系结构布置时, 普遍采用前置( 发动机) 后( 轴) 驱动布置型式, 变速器大都采用齿轮式有级变速器。这种型式具有维修发动机方便、传动系和操纵系比较简单等优点。但由于变速器距驾驶员座位远, 要实现变速器直接操纵较难, 因此需在变速操纵杆与变速器选挡摇臂和换挡摇臂间加装辅助杠杆或传动机构以传递运动, 从而构成变速器远距离操纵机构( 以下称操纵机构) 。操纵机构按变速器选挡轴和换挡轴是否分开可分为双杆式和单杆式两种类型; 按变速拉杆结构不同可分为刚性和柔性两种类型; 按操纵机构拉杆布置方式不同可分为左操纵型、右操纵型和左右操纵型3 种类型。在新车型开发过程中, 通常要兼顾变型车扩展。

因此, 在进行操纵机构设计时, 主要设计难点在于机构既要能适应驾驶室翻转又不影响操纵机构的正常工作。普遍采用的几种操纵机构,各具有其特点。属双杆右操纵型刚性机构。其主要特点是操纵性好、手感明显, 但由于变速器选挡轴和换挡轴是分开的,操纵杆及支座总成布置在驾驶室地板上, 因此机构零部件数量多, 结构复杂。

欧美汽车常用的单杆式操纵机构, 也属于刚性机构, 主要特点是变速器选挡轴和换挡轴不分开, 操纵杆及支座总成布置在驾驶室下面的车架上, 为避免机构受驾驶室翻转影响, 在驾驶室地板上要开直径较大的孔洞。也有布置在驾驶室地板上的,机构的拉杆为伸缩式, 可随驾驶室翻转而翻转, 操纵性也较好, 但拉杆的设计布置相对复杂。

柔性( 软轴) 操纵机构, 主要特点是用柔性较好的推拉式软轴代替了刚性机构中的刚性拉杆, 减少了传动环节和运动部件数量, 使总体布置得到简化, 能有效解决驾驶室翻转时机构与其它系统发生干涉的问题, 同时有利于减轻整车质量, 降低运动噪声。

结构设计要求

在进行操纵机构的结构设计时应考虑以下几个问题。

a.保证驾驶室内操纵杆位置符合GB/T15705《载货汽车驾驶员操作位置尺寸》中相应条款要求,即变速杆手柄工作位置应位于转向盘下面和驾驶员座椅右面且不低于座垫表面的特定区域; 变速杆手柄在任意位置时, 距驾驶室内其它零件或操纵杆的距离不得小于50 mm。

b.变速器操纵较频繁, 为增强驾驶员操纵手感, 要求机构具有足够刚性, 且各连接件之间的间隙应尽量减小。

c.变速拉杆总成支座应尽量固定在与变速器壳体刚性连成一体的机件( 如发动机、离合器等) 上,避免或减小由于车架变形及汽车振动对操纵机构产生的不良影响。

d. 应对驾驶员操纵力和操纵杆手柄的行程进行设计和校核。为减轻驾驶员疲劳, 要求操纵力不大于 90 N; 操纵杆手柄的双向行程之和应不大于 200mm。

e. 应按变速器总成提供的直接操纵挡位图和操纵机构本身的动作特点, 正确确定驾驶员操纵杆手柄上的挡位图。

f.操纵机构应有行程调节功能, 以便在操纵不灵活的情况下对机构进行适当调整, 以保证操纵机构灵活有效。

设计方案比较

采用何种操纵机构取决于车型特点、传动系结构布置、变速器总成结构形式及驾驶室总成技术状态等, 同时还应兼顾汽车生产企业的技术和零部件资源储备情况。

3.1 双杆刚性操纵机构

双杆操纵机构的操纵杆及支座总成布置在驾驶室地板上, 操纵机构不仅要克服其零部件与其它系统发生干涉, 而且为满足驾驶室翻转需要, 还要增加连杆传动机构, 并使摇臂及支座总成的转轴中心尽可能与驾驶室翻转中心接近或重合, 所以机构复杂、零件数目多。

另外, 由于摇臂及支座总成与变速器距离远, 需利用拉杆总成通过与车架纵梁相连接的选挡摇臂、T形支架总成、摇臂及卧式支座总成来传递动力。这一段机构的布置可能会与冷却系、排气系、驾驶室后悬置总成等发生运动干涉现象。所以应在结构设计时, 及时与总布置、车架及相关系统的设计作好沟通与对接, 以免影响设计进度。

3.2 单杆刚性操纵机构

单杆操纵机构的操纵杆支座布置在驾驶室地板下面的发动机上, 为使机构不受驾驶室翻转影响, 操纵杆从驾驶室地板较大的孔洞进入驾驶室, 这时要考虑地板孔的防尘、防水、隔热等密封问题。有时操纵杆支座布置在驾驶室地板上, 操纵机构拉杆是伸缩式的, 以适应驾驶室翻转。对于前者,在发动机机体上应预先铸有操纵杆支座总成的安装位置; 对于后者应考虑车架和驾驶室总成在行车当中的振动对机构的影响。另外, 单杆机构针对的变速器总成属于选挡轴和换挡轴合为一体的情况, 选挡行程是沿平行于汽车Y 轴的轴线横向运动,换挡行程则绕着平行于汽车Y 轴的轴线前后转动。

常见问题

a.机构完全不能适应驾驶室翻转。主要原因在于操纵机构的类型选择不当, 解决方法是增加连杆传动机构或选择柔性操纵机构。

b.机构可以适应驾驶室翻转但在翻转过程中出现干涉现象。主要原因在于机构的动作空间不足,解决方法是: 选择最佳的操纵机构类型; 调整连杆传动机构, 并使摇臂及支座总成的转轴中心尽可能与驾驶室翻转中心接近或重合。

c.机构的操纵杆手柄与驾驶室内其它零件的距离过小或发生碰撞。主要原因在于机构的操纵杆手柄动作空间不足, 解决方法是调整机构的传动比和行程。

d.机构选挡或换挡的动作不灵活、操纵不准确。主要原因是机构中运动间隙过大或拉杆总成的长短不合适, 解决方法是减小机构的运动间隙或利用具有调整功能的拉杆进行转动, 实行长度微调。

e.机构的操纵杆手柄的操纵挡位图与实际车速不符。解决方法是按变速器总成提供的直接操纵挡位图和操纵机构本身的动作特点, 正确确定驾驶员操纵杆手柄上的挡位图。

f.机构的操纵杆手柄选挡操纵力或换挡操纵力过大。主要原因是机构的传动比较小或变速器总成相应的选挡摇臂或换挡摇臂不合适, 解决方法是调整机构的传动比或改变变速器总成的选挡摇臂或换挡摇臂的回转半径, 或提供具有换挡助力功能的变速器总成。

试验验证

变速器操纵机构的动作是否灵活、操纵是否准确将直接影响汽车的操纵稳定性和使用性能, 同时也关系到行车安全。因此, 在完成机构设计后, 还应对装车后的操纵机构进行试验, 以检验操纵机构的挡位是否正确, 操纵力、操纵行程是否达到了使用要求等, 以验证设计的正确性。本文列举的重型汽车SXQ4191G12D 的变速器远距离操纵机构,经过装车试验和用户使用, 证明可以适应驾驶室的翻转需要和行车要求, 操纵机构动作灵活、操纵准确, 完全符合设计要求。

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