应用创新方法解决踏板摩托车鞍座气动支撑系统问题

文/济南轻骑摩托车有限公司 战洪美 马丽红 牟培锐

济南轻骑摩托车有限公司是国内最早生产民用摩托车的企业，公司拥有完整的产品研发设计和专业的制造能力，以摩托车、摩托车发动机及配件、通用机的生产为主，属工业和信息化部公告内的摩托车生产企业。

多年来企业一直坚持技术创新，把技术创新放在企业研发的首要位置。“自主创新，方法先行”，创新方法是自主创新的根本之源，2009年10月，济南轻骑科协在济南市科协帮助下，引入创新方法TRIZ理论应用到技术创新中，解决了企业一些技术难题。其中在解决踏板摩托车鞍座气动支撑系统问题尤为突出。

一、背景描述：

目前大排量摩托车代表国际摩托车先进水平，受欧美等国家消费者欢迎。消费者对大排量摩托车要求较高，必须有较高的科技含量和舒适性。在国际上比较先进的大排量摩托车大都采用鞍座自动升起装置，这种装置不仅大大方便了骑行者，而且提升了整车技术含量。鞍座自动升起机构是借鉴了汽车后备箱自动升起的功能而实施的一项先进功能。但目前这种装置还存在一些缺陷，如：需放大空间，否则会出现锁止困难、密封不好等问题。

二、利用TRIZ理论分析解决问题

1.应用的TRIZ方法介绍

在利用TRIZ理论解决问题前。设计者首先要将待解决的问题归纳为TRIZ一般问题，然后利用TRIZ理论中的发明原理、标准解、39个通用工程参数、40个发明原理，找出矛盾矩阵中所对应的项次，列出解决方案。39个通用工程参数将各种矛盾冲突进行标准化归类，用通用工程参数进行问题表述，通用工程参数是连接具体问题与TRIZ的桥梁。TRIZ的39个通用工程参数如表1所示，TRIZ的40个发明原理如表2所示。

表1 TRIZ的39个通用工程参数

表2 40个发明原理数

TRIZ理论创立人阿奇舒勒通过对大量专利研究、分析、对比和统计，归纳出39个通用工程参数中的任意2个参数产生矛盾时，化解该矛盾的发明原理，即TRIZ的40个发明原理。阿奇舒勒将工程参数的矛盾与发明原理之间建立了对应关系，即39×39矛盾矩阵，可以快速查找，这个矩阵就是阿奇舒勒矛盾矩阵。通过这个矛盾矩阵，根据系统中产生矛盾的2个工程参数，从矩阵表中直接查找化解该矛盾的发明原理，并使用这些原理来解决问题。该矩阵将工程参数的矛盾和40个发明原理有机的联系起来，阿奇舒勒矛盾矩阵（部分）如表3所示。

表3 矛盾矩阵图

矛盾矩阵的第1、第2列和第1、第2行分别为39个通用工程参数的序号和名称，分别表示恶化的参数和改善的参数。39x39的通用工程参数从行、列2个维度构成矩阵方格，每个方格对应一组数字，这几个数字就是TRIZ对应的发明原理号码。

2. 具体应用

头盔箱是踏板摩托车主要储物空间，为满足需求，在摩托车整车尺寸外观整车符合人机工程学的前提下，应尽可能增大头盔箱的空间，但鞍座作为头盔箱的上盖，势必也需要随储物空间的增大而增大增重，从而造成手工开启的不便。同时设计要求此车头盔箱要有容纳2个头盔的大容量，相应地鞍座需要较长且内置钢管结构，重量大，重心靠后，而鞍座助力结构可利用的空间狭小，图1所示为参考国外同类结构而设计的助力开启装置，主要由一个主弹簧，一个铰链支架和其它连接件组成。

根据结构分析，列出实际工程矛盾点：想提高结构的强度，但不希望增加整个部件的重量；在狭小的空间布局运动部件，其长度会受限制。根据这些矛盾点，由表1确定对应的工程参数为3运动物体的长度和13结构稳定性，14强度与2静止物体的重量。其中设定欲改善的参数为提高机构强度和结构稳定性，恶化的参数为物体的重量的增加和运动物体的长度的减少。查找表3中欲改善的参数和恶化的参数共同对应的交点方格，该方格中的一组数字即为建议解决此工程问题的发明原理序号，分别是1,8,15,34和21,35,2,39；查找表2对应的发明原理分别为：1分割，8质量补偿，15动态化，34抛弃与修复；21紧急行动，35参数变化，2分离，39惰性环境。见表4。

图1

图2

图3

表4 矛盾矩阵（部分）

设计人员通过分析研究后，34抛弃与修复和35参数变化两个发明原理来解决鞍座阻力结构开启的结构问题是最好的解决方案，综合以上问题，可以形成一个合理的实现鞍座助力的机构，如图2。

本设计方案主要是利用连杆机构原理：在图示的1-2-3点一线位置时，即死点。在此位置，所受的来自气弹簧的力，通过3点，没有力臂，鞍座、铰链在此位置闭合。本设计2点在1点、3点连线的下方5mm，有一个很小的力臂，鞍座受到一个图示红色箭头逆时针转动力矩，使鞍座与行李箱的密封良好。开启时：转动鞍座，铰链及气弹簧按图示蓝色箭头方向转动，过死点后一定的角度后，不用手的助力，气弹簧带动铰链继续沿蓝色箭头方向转动，直到气弹簧的最大行程。见图3。

通过鞍座结构重量W和力臂L（重心到旋转轴的距离）以及鞍座允许开启量计算出气弹簧的自由长度、行程以及力值分别为：165毫米，行程45毫米，力值550N。该设计方案经过实际验证，完全达到了预期的效果，既能起到鞍座开启助力的作用，又可以对鞍座限位，并且鞍座锁止后密封良好，同时保证头盔箱的巨大储物空间。

此项目填补了国内空白，是我公司应用TRIZ理论进行技术创新较成功的案例，已获得国家发明专利，并应用在我公司其它产品上。