宋心雷，吳兆亮

輕型卡車備胎升降器常見故障及改進

宋心雷，吳兆亮

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介紹了輕型卡車備胎升降器常見故障及主要問題的改進措施。備胎升降器主要有備胎使用過程中松脫、備胎升降器卡滯、備胎使用過程中晃動或旋轉等三種故障。根據(jù)備胎升降器結構原理，通過FT圖系統(tǒng)分析了三種故障的可能原因，并對主要原因展開說明。在此基礎上給出了改進建議：對備胎升降器的潤滑、彈簧壓緊力、防塵罩設計、輪輞與橫梁結合面摩擦系數(shù)需要重點關注。

備胎升降器；常見故障；潤滑；摩擦系數(shù)

前言

備胎裝置的作用就是將備胎固定在車輛的某個地方，便于駕駛員在輪胎出現(xiàn)異常時取用備胎。輕型卡車的備胎一般重量較大，需要采用備胎升降器裝置對備胎進行固定，并具有在拆卸、安裝過程中的升降功能。

1 功能性能要求

1.1 備胎升降器常見布置形式

根據(jù)整車的總體布置要求及取用方便性要求，輕型卡車備胎一般布置在車輛的尾部[1]，備胎升降器通過橫梁安裝在車架上，如圖1所示。

1.2 備胎升降器功能要求

（1）升降功能，且升降操作力??；

（2）升降過程中能在任意位置停??；

（3）裝配后，能夠有效固定備胎，不出現(xiàn)松動、晃動情況。

根據(jù)功能要求，輕卡備胎升降器一般具有如圖2所示的結構，其核心機構為一齒差式[2]減速機構（包括鏈輪、偏心軸、行星輪、導向限位塊等結構）。一齒差式減速機構具有體積小、減速比大、自鎖等特點。

1—車架；2—備胎升降器；3—備胎橫梁；4—備胎。

1—升降器殼；2—偏心軸；3—導向限位塊；4—行星輪；5—鏈輪；6—防塵罩；7—鏈條；8—彈簧墊圈；9—托架；10—彈簧；11—彈簧座；12—彈簧墊圈；13—十字槽盤頭螺釘。

2 常見故障模式

根據(jù)市場及生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)驗，輕卡備胎升降器主要故障模式有3種：備胎使用過程中松脫、備胎升降器卡滯、備胎使用過程中晃動或旋轉。

（1）備胎使用過程中松脫，主要指車輛在日常使用中，出現(xiàn)備胎下降脫離備胎橫梁的約束甚至脫落的問題，如圖3所示，在顛簸路面行駛后，備胎已脫離備胎橫梁一定距離，固定作用完全失效。

圖3 備胎使用過程中松脫

（2）備胎升降器卡滯，主要指在使用備胎升降器升、降備胎時，有卡滯感甚至完全卡死無法旋轉升、降的問題，如圖4所示，因鏈條打結卡死在鏈輪上，備胎升降器無法進行旋轉，備胎不能進行升降操作。

圖4 備胎升降器卡滯

（3）備胎使用過程中晃動或旋轉，主要指備胎在使用中，備胎雖仍然受備胎橫梁約束，但約束力不足，相對橫梁有平移或旋轉運動，出現(xiàn)輪輞安裝面與橫梁安裝面較大磨損問題，如圖5所示，備胎輪輞安裝面因旋轉運動，油漆出現(xiàn)磨損刮擦痕跡。

圖5 備胎使用過程中晃動或旋轉

3 故障原因分析及改進

下面根據(jù)備胎升降器緊固原理，對3種故障模式分別用FT圖展開進行分析。

3.1 備胎使用過程中松脫

備胎使用過程中松脫FT圖分析如圖6所示，常見故障原因有運動件潤滑不足和托架彈簧壓力不足2個。

圖6 備胎使用過程中松脫FT圖

（1）運動件潤滑不足：在備胎升降器生產(chǎn)中，對旋轉軸的潤滑通常能夠保證，但對導向限位塊與殼體間的潤滑經(jīng)常出現(xiàn)遺漏，反復升降幾次后，就會出現(xiàn)升降阻力增大，同樣的鎖緊力矩下，備胎與橫梁之間的壓緊力就得不到保證。如圖7所示，導向限位塊與殼體之間因缺少潤滑已嚴重磨損。此問題通過對所有運動副增加潤滑即可解決。

圖7 備胎升降器潤滑不足

（2）托架彈簧壓力不足：彈簧對備胎的壓緊力保證備胎在路面沖擊力作用下始終有作用力在鏈條上，以使升降器發(fā)揮一齒差減速機構的摩擦自鎖作用。一般要求，彈簧壓緊力需要達到備胎重量的2倍～3倍。如圖8所示，故障件彈簧最大壓力約0.6 kN，不能滿足輕卡備胎（重量40 kg～60 kg）鎖緊要求。

圖8 彈簧壓緊力對比圖

3.2 備胎升降器卡滯

備胎升降器卡滯FT圖分析如圖9所示，常見故障原因有防塵罩導向不良和運動副間潤滑不足。

圖9 備胎升降器卡滯FT圖

防塵罩導向不良，在備胎升降器升降過程中容易觀測，常見有鏈條與防塵罩存在干涉，導致鏈條不能順利退出，導致鏈條在鏈輪中打結，如圖4所示。在設計時需要關注防塵罩與鏈條、鏈輪等的配合關系；同時要注意，防塵罩通常剛度較低，容易在裝配過程中變形，因此需要在制造中有相應設備措施保障防塵罩按設計狀態(tài)裝配。

運動副間潤滑不足，與圖7情形類似，不再闡述。

3.3 備胎使用過程中晃動或旋轉

如圖10所示，備胎固定，在上下方向上主要靠備胎托架與備胎橫梁壓緊約束，在水平方向上主要靠上下方向壓緊力產(chǎn)生的摩擦力約束。

圖10 備胎固定原理示意

根據(jù)備胎固定原理，備胎使用過程中晃動或旋轉FT圖分析如圖11所示，主要兩個直接原因是初始壓緊力不足、備胎與橫梁間摩擦系數(shù)不足。

初始壓緊力不足，在前述3.1中已論述，不再贅述。

備胎與橫梁間摩擦系數(shù)不足是容易遺漏的分析項目。表面粗糙度，受輪輻板材、油漆工藝等影響；表面處理材質，包括油漆材質或其他接觸面材質。增大備胎與橫梁間摩擦系數(shù)，有多種通行做法：（1）通過調整油漆工藝，提高表面粗糙度；（2）在備胎橫梁上增加高摩擦系數(shù)材質，如在橫梁上粘貼橡膠軟墊；（3）備胎安裝方式變更，將輪輻安裝面朝下，安裝后，輪胎與備胎橫梁直接接觸。

圖11 備胎安裝后晃動或旋轉FT圖

綜上所述，備胎升降器故障形式多樣，產(chǎn)生的原因也較多，重點需要關注設計開發(fā)時的驗證以及對制造過程進行控制。備胎升降器驗證主要有最大扭矩驗證、靜載荷驗證、自鎖性能驗證、反復升降壽命試驗等，現(xiàn)已有較為成熟的試驗方法及設備[3]滿足以上要求，在條件允許的情況下，加大開發(fā)驗證數(shù)量可有效規(guī)避早期備胎升降器故障。

4 結語

本文系統(tǒng)地對輕卡備胎升降器常見故障及改進方法進行歸納總結，對新從事備胎升降器設計開發(fā)工作的工程師具有一定的啟發(fā)性。

同時也要認識到，現(xiàn)在對備胎升降器的開發(fā)研究還缺少理論的支撐，很多的設計開發(fā)依靠經(jīng)驗，需要進一步加強理論方面的探索。

[1] 張翠,王杰.輕型卡車備胎裝置布置的優(yōu)化設計[J].汽車零部件,2015(09):25-27+64.

[2] 劉薔.一齒差式備胎升降器設計[J].川汽科技,2000(04):1-2.

[3] 王鋒,謝東,朱建渠.備胎升降器升降試驗裝置開發(fā)[J].現(xiàn)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

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1671-7988(2022)01-94-04

CLC NO.: U463.9

宋心雷（1986—），男，工程師，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司，主要從事汽車產(chǎn)品研發(fā)技術管理工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.001.022