轻型卡车备胎升降器常见故障及改进

宋心雷，吴兆亮

轻型卡车备胎升降器常见故障及改进

宋心雷，吴兆亮

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介绍了轻型卡车备胎升降器常见故障及主要问题的改进措施。备胎升降器主要有备胎使用过程中松脱、备胎升降器卡滞、备胎使用过程中晃动或旋转等三种故障。根据备胎升降器结构原理，通过FT图系统分析了三种故障的可能原因，并对主要原因展开说明。在此基础上给出了改进建议：对备胎升降器的润滑、弹簧压紧力、防尘罩设计、轮辋与横梁结合面摩擦系数需要重点关注。

备胎升降器；常见故障；润滑；摩擦系数

前言

备胎装置的作用就是将备胎固定在车辆的某个地方，便于驾驶员在轮胎出现异常时取用备胎。轻型卡车的备胎一般重量较大，需要采用备胎升降器装置对备胎进行固定，并具有在拆卸、安装过程中的升降功能。

1 功能性能要求

1.1 备胎升降器常见布置形式

根据整车的总体布置要求及取用方便性要求，轻型卡车备胎一般布置在车辆的尾部[1]，备胎升降器通过横梁安装在车架上，如图1所示。

1.2 备胎升降器功能要求

（1）升降功能，且升降操作力小；

（2）升降过程中能在任意位置停住；

（3）装配后，能够有效固定备胎，不出现松动、晃动情况。

根据功能要求，轻卡备胎升降器一般具有如图2所示的结构，其核心机构为一齿差式[2]减速机构（包括链轮、偏心轴、行星轮、导向限位块等结构）。一齿差式减速机构具有体积小、减速比大、自锁等特点。

1—车架；2—备胎升降器；3—备胎横梁；4—备胎。

1—升降器壳；2—偏心轴；3—导向限位块；4—行星轮；5—链轮；6—防尘罩；7—链条；8—弹簧垫圈；9—托架；10—弹簧；11—弹簧座；12—弹簧垫圈；13—十字槽盘头螺钉。

2 常见故障模式

根据市场及生产现场经验，轻卡备胎升降器主要故障模式有3种：备胎使用过程中松脱、备胎升降器卡滞、备胎使用过程中晃动或旋转。

（1）备胎使用过程中松脱，主要指车辆在日常使用中，出现备胎下降脱离备胎横梁的约束甚至脱落的问题，如图3所示，在颠簸路面行驶后，备胎已脱离备胎横梁一定距离，固定作用完全失效。

图3 备胎使用过程中松脱

（2）备胎升降器卡滞，主要指在使用备胎升降器升、降备胎时，有卡滞感甚至完全卡死无法旋转升、降的问题，如图4所示，因链条打结卡死在链轮上，备胎升降器无法进行旋转，备胎不能进行升降操作。

图4 备胎升降器卡滞

（3）备胎使用过程中晃动或旋转，主要指备胎在使用中，备胎虽仍然受备胎横梁约束，但约束力不足，相对横梁有平移或旋转运动，出现轮辋安装面与横梁安装面较大磨损问题，如图5所示，备胎轮辋安装面因旋转运动，油漆出现磨损刮擦痕迹。

图5 备胎使用过程中晃动或旋转

3 故障原因分析及改进

下面根据备胎升降器紧固原理，对3种故障模式分别用FT图展开进行分析。

3.1 备胎使用过程中松脱

备胎使用过程中松脱FT图分析如图6所示，常见故障原因有运动件润滑不足和托架弹簧压力不足2个。

图6 备胎使用过程中松脱FT图

（1）运动件润滑不足：在备胎升降器生产中，对旋转轴的润滑通常能够保证，但对导向限位块与壳体间的润滑经常出现遗漏，反复升降几次后，就会出现升降阻力增大，同样的锁紧力矩下，备胎与横梁之间的压紧力就得不到保证。如图7所示，导向限位块与壳体之间因缺少润滑已严重磨损。此问题通过对所有运动副增加润滑即可解决。

图7 备胎升降器润滑不足

（2）托架弹簧压力不足：弹簧对备胎的压紧力保证备胎在路面冲击力作用下始终有作用力在链条上，以使升降器发挥一齿差减速机构的摩擦自锁作用。一般要求，弹簧压紧力需要达到备胎重量的2倍～3倍。如图8所示，故障件弹簧最大压力约0.6 kN，不能满足轻卡备胎（重量40 kg～60 kg）锁紧要求。

图8 弹簧压紧力对比图

3.2 备胎升降器卡滞

备胎升降器卡滞FT图分析如图9所示，常见故障原因有防尘罩导向不良和运动副间润滑不足。

图9 备胎升降器卡滞FT图

防尘罩导向不良，在备胎升降器升降过程中容易观测，常见有链条与防尘罩存在干涉，导致链条不能顺利退出，导致链条在链轮中打结，如图4所示。在设计时需要关注防尘罩与链条、链轮等的配合关系；同时要注意，防尘罩通常刚度较低，容易在装配过程中变形，因此需要在制造中有相应设备措施保障防尘罩按设计状态装配。

运动副间润滑不足，与图7情形类似，不再阐述。

3.3 备胎使用过程中晃动或旋转

如图10所示，备胎固定，在上下方向上主要靠备胎托架与备胎横梁压紧约束，在水平方向上主要靠上下方向压紧力产生的摩擦力约束。

图10 备胎固定原理示意

根据备胎固定原理，备胎使用过程中晃动或旋转FT图分析如图11所示，主要两个直接原因是初始压紧力不足、备胎与横梁间摩擦系数不足。

初始压紧力不足，在前述3.1中已论述，不再赘述。

备胎与横梁间摩擦系数不足是容易遗漏的分析项目。表面粗糙度，受轮辐板材、油漆工艺等影响；表面处理材质，包括油漆材质或其他接触面材质。增大备胎与横梁间摩擦系数，有多种通行做法：（1）通过调整油漆工艺，提高表面粗糙度；（2）在备胎横梁上增加高摩擦系数材质，如在横梁上粘贴橡胶软垫；（3）备胎安装方式变更，将轮辐安装面朝下，安装后，轮胎与备胎横梁直接接触。

图11 备胎安装后晃动或旋转FT图

综上所述，备胎升降器故障形式多样，产生的原因也较多，重点需要关注设计开发时的验证以及对制造过程进行控制。备胎升降器验证主要有最大扭矩验证、静载荷验证、自锁性能验证、反复升降寿命试验等，现已有较为成熟的试验方法及设备[3]满足以上要求，在条件允许的情况下，加大开发验证数量可有效规避早期备胎升降器故障。

4 结语

本文系统地对轻卡备胎升降器常见故障及改进方法进行归纳总结，对新从事备胎升降器设计开发工作的工程师具有一定的启发性。

同时也要认识到，现在对备胎升降器的开发研究还缺少理论的支撑，很多的设计开发依靠经验，需要进一步加强理论方面的探索。

[1] 张翠,王杰.轻型卡车备胎装置布置的优化设计[J].汽车零部件,2015(09):25-27+64.

[2] 刘蔷.一齿差式备胎升降器设计[J].川汽科技,2000(04):1-2.

[3] 王锋,谢东,朱建渠.备胎升降器升降试验装置开发[J].现代制造工程,2011(08):54-56.

Common Faults and Improvement of Light Truck Spare Tire Lifter

SONG Xinlei, WU Zhaoliang

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper introduces the common faults of the light truck spare tire lifter and the improvement measures for the main problems. The spare tire lifter mainly has three kinds of faults: loose spare tire during use, stuck spare tire lifter, shaking or rotation during use. According to the structural principle of the spare wheel lifter, the possible causes of three kinds of faults are systematically analyzed through FT diagram, and the main causes are explained. On this basis, the improvement suggestions are given: the lubrication of the spare wheel lifter, the spring pressing force, the dust cover design, and the friction coefficient of the joint surface between rim and cross beam need to be paid special attention.

Spare tire lifter; Common faults; Lubrication; Friction

A

1671-7988(2022)01-94-04

U463.9

A

1671-7988(2022)01-94-04

CLC NO.: U463.9

宋心雷（1986—），男，工程师，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司，主要从事汽车产品研发技术管理工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.001.022