轻型卡车备胎装置布置的优化设计

张翠，王杰

（安徽江淮汽车股份有限公司商用车研究院，安徽合肥230601）

轻型卡车备胎装置布置的优化设计

张翠，王杰

（安徽江淮汽车股份有限公司商用车研究院，安徽合肥230601）

介绍了备胎装置的工作原理，备胎装置布置遵循的原则及备胎装置布置过程中要考虑的与周围零部件间隙问题，并以解决市场问题为出发点优化备胎装置的布置，为后期新车型开发时备胎装置的布置提供了方法和依据。

备胎装置；布置；优化设计

0　前言

备胎是防止车辆在行驶过程中正常使用的轮胎出现异常导致车辆不能正常行驶而准备的替换轮胎，其作用是保证车辆能行驶到最近的维修站。而备胎装置的作用就是将备胎固定在车辆某个合理且方便的地方，便于驾驶员在轮胎出现异常时取用备胎，故备胎装置布置的合理性及操作方便性就显得尤为重要。

1　备胎升降装置的工作原理

备胎升降装置是利用备胎摇杆带动偏心轮转动、链条传动，从而实现备胎的升降过程。具体来说是：保证行星轮中心孔的直径与偏心轮上偏心圆直径相等（间隙配合）；行星轮安装在行星轮导块与链轮之间，同时设计链轮的内轮齿数多于行星轮一个齿；将链条卡在链轮的卡槽中，链条一端的底部连接着备胎托架、吊耳、弹簧及弹簧座，再将总成放入备胎升降器下罩中，最后再将以上总成安装到备胎升降器壳中，中间用偏心轮轴支承。当升降备胎时，用备胎摇杆上的定位销卡在偏心轮的定位槽中，转动备胎摇杆时，带动偏心轮转动，偏心轮转动就与链轮上多出的一个齿啮合，从而实现链轮的转动，这样就带动链条的传动，最后实现备胎的升降。利用托架弹簧的压紧刚度使备胎压得更紧，紧贴在备胎横梁上，提高可靠性。

2　问题来源及初步分析

基于国际、国内市场反馈及公司相关人员对客户走访和客户满意度调查，轻卡部分车型存在备胎摇把被后牌照遮挡现象，操作不便，引起客户强烈抱怨，要求从设计源头解决问题。

针对此问题作者对轻卡系列车型备胎装置图纸进行校核分析：从图1可以看出备胎摇柄操作孔完全被后牌照安装支架遮挡，并对现场车型进行查看如图2所示，综合图1、图2可以看出该车型备胎装置的布置的确存在操作不便的问题。

通过实车查看及理论分析确认备胎升降操作确实存在不便，为了彻底解决此问题，决定将备胎升降操作由后面操作改为侧面操作，充分考虑到客户操作的安全性、方便性，针对各国不同使用方式布置右侧操作或左侧操作。

3　备胎装置布置

由于备胎装置的布置牵涉的分组较多，重新布置需要重新校核。首先根据整车车轮总成的配置选用合适的备胎升降器总成，参考现有车型备胎横梁，设计备胎横梁支架，依据原备胎装置位置对新装置进行初步布置。

3.1设计布置遵循原则

（1）根据整车布置的要求，合理布置备胎装置的位置（通常布置在车架末端横梁与倒数第二根横梁之间，必须充分考虑总布置要求的车辆离去角的要求及整车的通过性）；

（2）根据车架纵梁的形状及空间，合理设计备胎横梁的形状及尺寸（轻卡系列，大部分备胎横梁都是用铆钉铆接在车架上，与车架总成一起涂装电泳）；

（3）根据备胎横梁的形状及定位尺寸，设计合适的备胎升降器壳的形状及定位尺寸（目前，轻卡系列备胎横梁与备胎升降器壳通过4个螺栓连接，4个螺栓孔布置位置呈长方形或正方形）；

（4）根据备胎所用轮辋总成中止口的直径，设计备胎托架定位块的开档尺寸（开档尺寸略小于轮辋总成的止口直径）。

遵循以上设计原则，选择合适的备胎升降器总成和设计合适的备胎横梁支架。参照备胎装置原有的布置位置，根据车架纵梁孔位对备胎升降器装置安装位置进行调整。

3.2备胎装置设计理论校核

3.2.1干涉检查

对设计好的备胎升降装置的数模进行零部件的干涉检查，如果出现干涉情况需要重新设计。除了对备胎升降器摇杆通过孔中心线进行检查以外，备胎的装配空间也有要求，要保证装卸备胎时，能够比较方便地操作，备胎不能和周围零部件发生干涉。

3.2.2对车架纵梁总成进行校核

如图3所示，侧面进行备胎升降操作需对车架纵梁腹面相对应的位置是否可以增加备胎操作孔及车架纵梁下翼面是否可以增加备胎横梁安装孔进行校核，经理论校核分析可行。

3.2.3对备胎装置与后防护装置进行校核

保证备胎装上后与后防护有一定的间隙，如图4所示，方便备胎升降操作，预留空间防止行驶过程中备胎晃动与后防护有干涉发生，布置后经理论校核符合设计要求（设计要求为与后防护间隙不小于15 mm）。

3.2.4备胎装置与排气分组校核

重新布置备胎装置后，必须考虑备胎升降器装置与排气管之间的最小间隙，如图5所示，排气尾管温度较高，轮胎为橡胶制品若距离排气尾管太近会加速老化。理论设计要求间隙不小于80 mm，理论校核分析满足设计要求。

3.2.5备胎升降操作校核

对于链式备胎升降装置，还要进行摇杆通过孔和备胎升降器上的偏心轮孔中心线是否重合的校核，具体见图6。

对备胎升降操作进行校核，保证有足够的操作空间，操作过程中不会与货厢装置中的零部件发生干涉现象。理论校核备胎摇柄升降操作不存在干涉问题，如图7所示。

3.3实车试装验证

在试制现场，将理论校核布置合理的备胎升降装置在同系列车型上进行试装，效果良好，与周围零部件间隙满足设计要求，实际操作有足够的操作空间。

此外，充分考虑到客户操作的安全性方便性，针对各国左置、右置车型和操作人员不同使用方式，备胎装置布置时采用右侧操作或左侧操作，且备胎摇杆操作孔不应被其他零部件遮挡，备胎操作时有足够的操作空间。

4　结论

以解决市场备胎摇把被后牌照遮挡操作不便的问题为出发点，针对不同车型采用备胎装置布置在左侧或右侧操作，有效解决后牌照遮挡备胎摇柄操作孔引起的操作不便问题。后期在参考文献：

进行新产品设计时，设计之初进行备胎升降装置布置时一定不能想当然，需全面考虑备胎装置与周围零部件的安装可行性、备胎装置与周围装置的空间可行性、用户操作方便性安全性等问题。

【1】王望予.汽车设计［M］.4版.北京:机械工业出版社，2010:40.

【2】陈家瑞.汽车构造［M］.3版.北京:机械工业出版社，2009.

【3】黄锦俊.浅谈改装车备胎升降机构的运用［J］.企业科技与发展，2008（18）:95-96.

【4】江淮汽车技术中心.江淮轻型卡车设计规范［M］.合肥:安徽江淮汽车股份有限公司，2006.

Optimal Design of Light Truck Vehicles Spare Device Layout

ZHANG Cui，WANG Jie
（Commercial Vehicle Research Institute，Anhui Jianghuai Automobile Co.，Ltd.，Hefei Anhui 230601，China）

The principle of spare equipment，the principles that spare device layout should be keep to and the clearance checking problems with other surrounding parts that should be considered were introduced.To solve the market issues about the spare device layout，the spare device layout was optimized.It provides method and basis for the spare equipment layout of the latest development of new vehicles.

Spare equipment；Layout；Optimal design

2015-05-12

张翠（1985—），女，硕士，工程师，研究方向为轻型卡车底盘设计。E-mail:1187816027@qq.com。