四驅(qū)檢測工裝的方案設(shè)計(jì)

相比于轎車而言，SUV具有空間大、運(yùn)動時(shí)尚和越野性能強(qiáng)等方面優(yōu)勢，其中搭載四驅(qū)系統(tǒng)的SUV在越野性能方面更加突出。四驅(qū)系統(tǒng)多種多樣，注重車輛越野性能的車型大部分搭載的是全時(shí)四驅(qū)系統(tǒng)，城市型SUV使用更多的則是更加在乎實(shí)用性的適時(shí)四驅(qū)系統(tǒng)。相比之下，適時(shí)四驅(qū)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，有效地降低了車輛的成本，減少了車輛的自重，并且結(jié)構(gòu)特點(diǎn)更加適合前驅(qū)橫置發(fā)動機(jī)車型，這也使得大部分中低端SUV車型采用的都是此種四驅(qū)系統(tǒng)。

具備四驅(qū)系統(tǒng)的SUV是否真的可以應(yīng)付壞路和惡劣天氣？這不僅需要各汽車廠家在產(chǎn)品研發(fā)時(shí)進(jìn)行充分的分析論證，在生產(chǎn)制造過程中還要在硬件、軟件上確保各模塊的正確匹配。車輛在整車廠裝配完成后，為防止不良品流出，通常在出廠前增加四驅(qū)功能的檢驗(yàn)過程。本文通過對適時(shí)四驅(qū)原理的分析，采用模擬車輛驅(qū)動輪打滑時(shí)車輛通過性這一設(shè)計(jì)思路進(jìn)行四驅(qū)檢測工裝開發(fā)，通過對四驅(qū)檢測工裝的方案設(shè)計(jì)和方案優(yōu)化等內(nèi)容，為需要開發(fā)四驅(qū)檢測工裝的汽車廠家提供參考。

方案設(shè)計(jì)及優(yōu)化

1.檢測原理
適時(shí)四驅(qū)車型之所以具備四驅(qū)功能，是由于配備[李龍斌1] 了智能轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)。智能轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)由機(jī)械部分和電控單元（ECU）組成。當(dāng)ECU接收到整車的信號后，經(jīng)過邏輯運(yùn)算輸出不斷變化的電流，以不斷變化的電流控制后橋電磁離合器，實(shí)現(xiàn)后橋轉(zhuǎn)矩的輸出。四驅(qū)檢驗(yàn)工裝模擬[李龍斌2] 觸發(fā)智能四驅(qū)系統(tǒng)工作的原理，通過產(chǎn)生前后車輪的轉(zhuǎn)速差，實(shí)現(xiàn)觸發(fā)轉(zhuǎn)矩管理器向后輪輸送轉(zhuǎn)矩。將車輛停放在四驅(qū)檢驗(yàn)臺上，前輪放置在低附著系數(shù)且平坦的滾動軸承上，后輪放置在一定高度的輪限位處（輪限位的高度設(shè)定為轉(zhuǎn)矩管理器輸入給后輪轉(zhuǎn)矩能克服障礙的高度），當(dāng)動力傳動到前輪時(shí)，前輪進(jìn)行打滑，轉(zhuǎn)矩管理器進(jìn)行介入，后輪開始傳遞動力，后輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩克服輪限位，使車輛通過，驗(yàn)證四驅(qū)性能合格。

2.四驅(qū)檢測車型基本參數(shù)



四驅(qū)檢測車型基本參數(shù)如表所示，可以看出，3款四驅(qū)車外形尺寸基本相同，2號車型接近角和離去角較小，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮車型的通過性；3號車型前后輪距和軸距相對較小，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮工裝長度的適用性。

3.方案設(shè)計(jì)
為測量適時(shí)四驅(qū)性能，需要模擬能觸發(fā)適時(shí)四驅(qū)性能的情況。該檢測裝置通過前后車輪的轉(zhuǎn)速差實(shí)現(xiàn)觸發(fā)轉(zhuǎn)矩管理器向后輪輸送轉(zhuǎn)矩。檢測裝置主要由兩根輥道、一條輪限位和兩側(cè)輥道防護(hù)欄組成。車輛沿行駛方向駛上輥道，前輪在輥道上，后輪在輪限位之后。當(dāng)前輪轉(zhuǎn)動過程中，輥道上滾動軸承隨車輪一起轉(zhuǎn)動，此時(shí)前后輪產(chǎn)生輪速差，適時(shí)四驅(qū)車型在輪速傳感器感應(yīng)到輪速差之后，經(jīng)轉(zhuǎn)矩管理器分析，輸出電流給后橋電磁離合器，輸出后輪轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動后輪越過輪限位，通過計(jì)算及測試確定后輪在轉(zhuǎn)矩臨界點(diǎn)時(shí)能越過輪限位的高度，若后輪能帶動車輛越過輪限位，則車輛四驅(qū)性能良好。



檢測裝置的組成

綜合考慮各車型尺寸，兩輥道中心間距設(shè)定為1550mm，輪限位距輥道中心距離為2620mm，輥道登陸的坡度設(shè)置為15°，可以保證車體在登陸過程中不會產(chǎn)生碰撞；輥道最高點(diǎn)為滾道軸承處，高度為155mm。車輛在半載情況下最小離地間隙約為170mm。車輛在駛過輥道之后，無底盤磕碰風(fēng)險(xiǎn)。兩側(cè)輥道防護(hù)的目的是為了防止檢測過程中車輛突然躥出危及作業(yè)人員安全。



輥道登陸的坡度設(shè)置為15°



半載情況下最小離地間隙約為170mm

方案優(yōu)化

1.優(yōu)化前端輥道
將前端輥道設(shè)計(jì)成與地面水平，設(shè)計(jì)時(shí)無需考慮車輛的接近角和離去角等車輛通過性方面的要求，將輥輪間距減小，各輥輪中心距由330mm縮小到100mm，使車輪由放置在相鄰兩輥輪凹陷處，優(yōu)化為放置在間隙緊密的輥道上，適合各種軸距的車輛停放，且當(dāng)車輛四驅(qū)性能失效時(shí)，方便操作者將車輛驅(qū)動輪推出輥道；兩側(cè)輥道均增加防護(hù)欄，可更有效地防止車輛因前輪打滑沖出輥道。



兩側(cè)輥道均增加防護(hù)欄

2.優(yōu)化輪限位
將原來方杠型輪限位優(yōu)化為斜坡型橡膠材質(zhì)輪限位，使用斜坡型復(fù)合橡膠材質(zhì)，輪限位的摩擦系數(shù)穩(wěn)定；車輪與輪限位接觸為面接觸，減少了因轉(zhuǎn)矩波動產(chǎn)生的影響，測量結(jié)果更加穩(wěn)定可靠；可消除因輪限位而導(dǎo)致的測試結(jié)果差異，通過測試結(jié)果的分析，斜坡類輪限位的穩(wěn)定性更好。在設(shè)備的后期維護(hù)及更換方面，斜坡橡膠材質(zhì)的輪限位裝置也更加方便（斜坡膠塊為市場現(xiàn)有產(chǎn)品，方便采購以及替換）。



斜坡型橡膠材質(zhì)輪限位



通過分析，斜坡類輪限位的穩(wěn)定性更好

檢測方法
1.操作方法
車輛駛?cè)雰奢伒篮笸Ｖ梗拜喼糜谲堓伾?，輪限位緊頂住后輪前側(cè)（倒車進(jìn)行檢測時(shí)，也可以頂住后輪后側(cè)）。正常怠速起步并同時(shí)緩慢加大油門開度，前后車輪應(yīng)從輥道和輪限位通過。

2.判定方法
車輛狀態(tài)為只有一名駕駛員，正常操作方法駕駛車輛，原則上要求前后輪一次通過輥道和輪限位為合格。由于駕駛者操作技術(shù)差異及車輛狀態(tài)不同，允許再次進(jìn)行檢測，并且前后輪通過輥道和輪限位判定為合格。

在此要注意，在測試過程中，如果車輛沒有立即通過輪限位，經(jīng)過幾輪測試后如果出現(xiàn)四驅(qū)燈報(bào)警，須立即停止測試，將轉(zhuǎn)矩管理器散熱冷卻，待四驅(qū)燈熄滅后再進(jìn)行測試。

結(jié)語
隨著四驅(qū)SUV車型日益受到重視，各汽車廠商都在努力保證四驅(qū)性能，確保車輛出廠品質(zhì)。通過在主機(jī)廠進(jìn)行四驅(qū)功能檢驗(yàn)，可有效避免性能失效車輛的流出。四驅(qū)檢測工裝為車輛的四驅(qū)性能提供了有力的保障。本文結(jié)合長城汽車適時(shí)四驅(qū)車輛開發(fā)四驅(qū)檢測工裝，主要對開發(fā)方案及檢測方法進(jìn)行了闡述，同時(shí)對方案進(jìn)行了優(yōu)化，為新工廠設(shè)備開發(fā)及改造提供了方案及思路。
本文作者：長城汽車股份有限公司 王蓬鑫 李龍斌
文章來源：AI《汽車制造業(yè)》