汽車緩速器的發(fā)展和法規(guī)探討
一、汽車緩速器的發(fā)展歷程
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1855 年,法國物理學(xué)家LeonFoucauit先生發(fā)現(xiàn)了電渦流現(xiàn)象。1903年,法國工程師STECKEL先生申報(bào)了世界上第一個(gè)電渦流緩速器專利。從20 世紀(jì)30年代開始,歐洲一些廠商對(duì)山區(qū)和事故多發(fā)地區(qū)行駛的商用車使用緩速器的必要性已比較重視。但直到1936 年,法國JOURDAIN MONNERET 公司才根據(jù)法國工程師RaoulSARAZIN的另一項(xiàng)電渦流緩速器專利生產(chǎn)了世界上第一臺(tái)電渦流緩速器。由于第二次世界大戰(zhàn)的原因,緩速器的研發(fā)和應(yīng)用被迫停止。戰(zhàn)后,法國TELMA公司正式購買了Raoul SARAZIN的電渦流緩速器專利并開始大批量生產(chǎn)電渦流緩速器。并且先后推出了裝在傳動(dòng)軸上的A系列緩速器和裝在變速箱和后橋上的F系列緩速器,使緩速器不僅通過對(duì)汽車行駛的安全可靠性,也通過減少汽車剎車蹄塊和輪轂的磨損及維修費(fèi)用的降低所展示的經(jīng)濟(jì)性,從而得到汽車廠家和汽車用戶的接受、認(rèn)可和歡迎。而JOURDAIN MONNERET 公司因?qū)@謾?quán)行為受到司法判決于1951年停止生產(chǎn)緩速器。與此同時(shí),在歐美國家,其他形式的汽車輔助制動(dòng)裝置如發(fā)動(dòng)機(jī)緩速器和液力緩速器也相繼問世并得到發(fā)展和應(yīng)用。
對(duì)商用車而言,隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率的增高、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的降低、車速的加快和車載質(zhì)量的提高,汽車行駛的安全問題變得異常嚴(yán)峻。
汽車的主制動(dòng)方式仍然為摩擦制動(dòng),盡管制動(dòng)蹄塊和輪轂的摩擦性能的改善對(duì)一次性剎車距離的縮短有所進(jìn)步,但對(duì)長時(shí)間或距離下坡和頻繁制動(dòng)的情況,其制動(dòng)耐久性并無明顯改觀。許多先進(jìn)的電子技術(shù)如制動(dòng)防抱系統(tǒng)ABS、電子制動(dòng)系統(tǒng)EBS 以及拖動(dòng)控制系統(tǒng)ASR 的采用在摩擦制動(dòng)系統(tǒng)的有效能力范圍內(nèi)使其可靠性大大提高,但對(duì)制動(dòng)器的溫度過高和制動(dòng)器的磨損卻無幫助。
(二)汽車緩速器的類型和分類
汽車緩速器按其扭矩的作用形式可分為一級(jí)緩速器(作用在變速箱前端的緩速器)和二級(jí)緩速器(作用在變速箱后端的緩速器)。
一級(jí)緩速器有發(fā)動(dòng)機(jī)緩速器,包括通過對(duì)廢氣凸輪調(diào)節(jié)而使發(fā)動(dòng)機(jī)變?yōu)榭諝鈮嚎s機(jī)JACOBS 緩速器和直接通過閥門對(duì)排氣筒內(nèi)廢氣封堵FOWA、OETIKER和SMITH緩速器。一級(jí)緩速器由于其制動(dòng)功率較小,難以達(dá)到汽車制動(dòng)法規(guī)的要求而只能和其他緩速器配合使用;并且由于發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、維修費(fèi)用和變速箱換擋時(shí)離合器分離過程中緩速器功能失效問題,在最終用戶特別是駕駛員那里都難以接受,使其發(fā)展受到限制。
二級(jí)緩速器有直接裝在變速箱上的電渦流緩速器和液力緩速器。
二級(jí)緩速器的功能不受變速箱換擋時(shí)離合器分離的影響,其可靠性已得到廠家和用戶的普遍認(rèn)可。電渦流緩速器由于其裝配的靈活性不僅可以裝在變速箱上,而且還可以裝在傳動(dòng)軸或后橋上,即可以在汽車廠家標(biāo)配也可以在出廠后加裝。液力緩速器一般是變速箱廠家隨箱配置的一種緩速器,因此廠家在選擇變速箱時(shí)已替最終用戶把緩速器選擇了。從形式上講,液力緩速器也只能裝在變速箱上,出廠加裝也幾乎沒有可能。
二、有關(guān)汽車緩速器的法規(guī)
汽車工業(yè)的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用總是超前于法規(guī)的制定和實(shí)行。汽車緩速器發(fā)展過程也是這樣。在20世紀(jì)30年代,歐洲的汽車制造廠家和用戶首先對(duì)行駛在山區(qū)和事故多發(fā)地區(qū)的車輛安裝使用緩速器。
但直到1954年7月17日,法國公共工程部做出決定,對(duì)于行駛在山區(qū)和事故多發(fā)地區(qū)的載質(zhì)量超過8t的貨車必須裝配緩速器裝置或經(jīng)過認(rèn)可的等同裝置。這是全世界在汽車緩速器應(yīng)用的第一條政府法規(guī)。
1954年10月,汽車保險(xiǎn)公司對(duì)20 座位以上(含20座位)的客車和8t 以上(含8t)的卡車,只要裝備緩速器,就可以把保費(fèi)降5%。
1955年6月23 日,鑒于緩速器對(duì)車輛安全作用,法國允許裝配有緩速器的汽車加上不超過500kg額外重量。也就是說,一輛額定為8t的汽車,其實(shí)際載質(zhì)量可達(dá)8.5t。這就使裝備了緩速器的汽車用戶不會(huì)因?yàn)榫徦倨髯陨碇亓慷绊懫嚨念~定載質(zhì)量。這樣就從立法上即保證汽車交通運(yùn)輸?shù)陌踩?,又保障了裝備緩速器的汽車用戶的經(jīng)濟(jì)效益。
1956年6月27日,法國又對(duì)1954年7 月法規(guī)中涉及到的緩速器的等同裝置作了詳細(xì)規(guī)定。即無論變速箱處于空擋或其他擋位,緩速器裝置能夠保證汽車在8% 的下坡情況下以40km/h 的速度穩(wěn)定行駛。為了保證這條法規(guī)的實(shí)施,法國政府還作了如下的試驗(yàn)規(guī)定:在滿負(fù)荷的情況下,車輛在平坦的路面上把速度從40km/h 降到20km/h 的減速度必須大于 0.55~0.60 m/s2。
這條法規(guī)不僅在理論上提出了要求,并且在試驗(yàn)上具有操作性。
1957 年6 月11 日,法國又對(duì)每區(qū)每省的“被認(rèn)定行駛困難的山區(qū)和事故多發(fā)地區(qū)”作了詳細(xì)界定。 1965年3月26日,法國又對(duì)裝備緩速器的汽車,允許其后軸加上不超過400kg的額外載重量。
1971 年2 月3 日,法國對(duì)裝備緩速器的汽車所允許額外載重量的措施放寬到所有車輛(拖車+半掛車,卡車+掛車)。
1972年3月10日,法國要求載重等于和大于11t的運(yùn)輸危險(xiǎn)品的汽車必須裝備緩速器。
其他國家,如德國和摩納哥也通過立法使客車必須裝備緩速器。德國在1955年就引入了剎車系統(tǒng)耐久的詳細(xì)規(guī)范,并把緩速器稱做“第三剎車”。
1972年2月,瑞士對(duì)緩速器在車輛的緩速性能作了詳細(xì)規(guī)定:在車速從50km/h 降到30km/h 的過程中,緩速器必須使平均減速度至少達(dá)到0.5m/s2。并且規(guī)定在此過程中,不得進(jìn)行換擋操作,以避免由于離合器分離而造成車輛失穩(wěn)。
一些國家如荷蘭和比利時(shí),因?yàn)樯絽^(qū)較少,沒有明確的政府法規(guī)出臺(tái),但由于使用緩速器的安全性和積極性和在這些國家注冊(cè)的車輛能夠在其他歐洲國家的自由通行,緩速器的裝配也相當(dāng)普遍。
1971 年,歐洲共同體正式使用具有剎車耐久概念的71/320/CEE法規(guī)。對(duì)載重10t以上的貨車和8位乘客以上的客車必須經(jīng)過下坡耐久試驗(yàn)。我們不妨用圖1來說明這兩類試驗(yàn):在圖1 中下坡耐久試驗(yàn)滿負(fù)荷的貨車在6%的下坡道上,不得使用剎車裝置,貨車能以30km/h 的穩(wěn)定速度下坡。
滿負(fù)荷的客車在7 % 的下坡道上,不得使用剎車裝置,客車能以30km/h 的穩(wěn)定速度下坡。
TELMA AC系列緩速器
歐洲這條法規(guī),對(duì)緩速器的效果作了詳細(xì)規(guī)定,而對(duì)緩速器的類型沒作要求。也就是說,車輛無論采用何種緩速器,只要達(dá)到下坡耐久要求,就可以出廠使用。實(shí)際上,發(fā)動(dòng)機(jī)緩速器已經(jīng)達(dá)不到上述試驗(yàn)要求。而只能和電渦流緩速器或液力緩速器配合使用。
這條法規(guī)經(jīng)過1974 年的完善,并根據(jù)由6 家公司專家組成的專委會(huì)于2003和2004年向國際標(biāo)準(zhǔn)ISO提交,并形成ISO/TC/SC2 草案。
這6家公司為:
1.三大汽車公司為Daimler-Benz Chrysler、IVECO 和MAN。
2.三大緩速器公司為TELMA、VOITH TURBO 和ZF由此可以看出,這6家公司代表了當(dāng)今汽車緩速器行業(yè)的發(fā)展水平。
歐盟成員國必須遵守這條法規(guī)。但這只是低限,一些國家由于歷史原因和特定的地理環(huán)境及道路狀況,使用了更嚴(yán)厲的國家法規(guī)。一些國家的法規(guī)實(shí)施情況和條件詳見表1。
三、中外有關(guān)緩速器的法規(guī)比較和探討
(一)歐洲
歐洲法規(guī)的形成經(jīng)過了50 多年的實(shí)踐,已正在向國際標(biāo)準(zhǔn)過渡。但應(yīng)該看到,汽車市場(chǎng)對(duì)緩速器的要求已大大地超過了法規(guī)的要求了。
1.車輛即使達(dá)到這條法規(guī)的要求,即能以30km/h 的速度下坡6km,最終客戶也不會(huì)買這樣的車。
因?yàn)檫@樣的車速,老板就沒有經(jīng)濟(jì)效益可言。因此,歐洲汽車廠家的內(nèi)部規(guī)定都是以60km/h 的速度下坡6km,以提高其競(jìng)爭(zhēng)力。
2.隨著汽車行業(yè)的規(guī)范化,用ISO-TS16949 審核供應(yīng)商已經(jīng)普及,無開發(fā)能力的緩速器供應(yīng)商將被拒之門外。比如,1998 年,西班牙有12個(gè)緩速器廠家,到現(xiàn)在只有2 家。
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我國交通部在1997 年頒布了JT/T325《營運(yùn)客車類型劃分及等級(jí)評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn),于2002年進(jìn)行了修訂,規(guī)定在大型、中型的高二、高三級(jí)營運(yùn)公路客車上必須安裝緩速器,我國在1999年發(fā)布的國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB12676-1999《汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法》,它采用了ECE 第13 號(hào)法規(guī)(ECER13)《關(guān)于M、N、O 類機(jī)動(dòng)車制動(dòng)的統(tǒng)一規(guī)定》中制動(dòng)系Ⅱ型和Ⅱ A 型試驗(yàn)制動(dòng)性能的規(guī)定,對(duì)裝有緩速器的車輛的制動(dòng)性能及其試驗(yàn)方法作了規(guī)定。這些規(guī)定盡管比國外的法規(guī)晚,但對(duì)我國緩速器行業(yè)的發(fā)展和車輛行駛的安全起到了積極的作用。
由于上述標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定及對(duì)緩速器作用的進(jìn)一步認(rèn)識(shí),我國汽車緩速器生產(chǎn)廠家和緩速器產(chǎn)量的急劇增加,在市場(chǎng)上也形成了緩速器行業(yè)無序的競(jìng)爭(zhēng)情況。一些并沒有能力開發(fā)的生產(chǎn)緩速器的廠家盲目上馬,對(duì)車輛性能、質(zhì)量和安全產(chǎn)生了消極影響,因此必須進(jìn)一步制定有關(guān)緩速器產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn),以規(guī)范緩速器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與試驗(yàn),提高產(chǎn)品質(zhì)量及車輛的安全性,為此建設(shè)部參照《道路車輛-汽車和掛車連續(xù)制動(dòng)系統(tǒng)—試驗(yàn)程序》(ISO/WD12161Roadvehicle-Endurance braking systems ofmotor vehicle and fowed vehicles-Test procedures)于2004年制訂了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市客車緩速器制動(dòng)性能要求與試驗(yàn)方法》,并且正在計(jì)劃制訂汽車緩速器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
另外,由于我國還沒有針對(duì)貨車裝備緩速器的法規(guī),2005年12月4 日發(fā)生在北京八達(dá)嶺高速上的重大事故和2006年1月21日發(fā)生在韶關(guān)京珠高速上的客車車毀人亡的嚴(yán)重交通事故都是后隨貨車剎車失靈造成的。所以,貨車裝備緩速器的法規(guī)也刻不容緩。
目前,一些客車廠家,緩速器廠家和研究單位為促成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了不懈努力,但至今沒有見到正式文本頒布。筆者建議涉及到路面交通安全的各部委,協(xié)調(diào)有關(guān)緩速器行業(yè)的廠家和研究單位,組織專委會(huì),盡快出臺(tái)即能反映緩速器的緩速效果,又具有試驗(yàn)方法的可操作性的法規(guī)。
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