張華強，劉儒軍，閆科委，錢浩

(國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心,江蘇蘇州 215163)

駐車擋制動專利技術綜述

張華強，劉儒軍，閆科委，錢浩

(國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心,江蘇蘇州 215163)

從駐車擋制動的駐車結構、駐車方式和驅(qū)動件3個方面對駐車擋制動的技術發(fā)展路線進行梳理，然后對國內(nèi)汽車廠商的駐車擋制動的專利發(fā)展以及一些重要申請人進行分析，并列舉了一些國內(nèi)相關專利技術。

安全；駐車制動；專利；技術路線

0 前言

隨著當今社會汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車早已成為人們?nèi)粘３鲂斜夭豢缮俚慕煌üぞ?。而伴隨著汽車數(shù)量的迅猛增長，汽車的安全性能越發(fā)受到人們的重視，其中不僅要考慮行車過程中的安全性，而且要考慮駐車制動時的安全性等因素。文中從專利技術發(fā)展的角度研究了駐車擋制動技術，并從駐車結構、駐車方式以及驅(qū)動件3個方面進行了深入研究，形成了清晰的發(fā)展線路圖，并對國內(nèi)的相關技術進行了探討，展現(xiàn)了國內(nèi)技術的顯著特點。

1 駐車擋制動技術發(fā)展路線

駐車制動分為手剎、P擋(駐車擋)、電子手剎與自動駐車。手剎專業(yè)名稱應叫駐車制動器。與行車制動器(常說的腳剎)有所不同，從名稱上就能分辨出來，行車制動是在車輛行駛過程中短時間制動使車輛停穩(wěn)或者減速；而駐車制動是在車輛停穩(wěn)后用于穩(wěn)定車輛，避免車輛在斜坡路面停車時由于溜車造成事故。手剎屬于輔助制動系統(tǒng)，主要借助人力，一般在停車的時候，為了防止車輛自行溜車而設立的。手剎(駐車制動器)主要由制動桿、拉線、制動機構以及回位彈簧組成，用來鎖死傳動軸從而使驅(qū)動輪鎖死，有些是鎖死兩只后輪，實質(zhì)上是利用杠桿原理將制動桿拉到固定位置通過鎖止牙進行鎖止。坡道駐車時，手動擋車輛停穩(wěn)后，拉起手剎之后會掛入一個低速擋來輔助駐車。而自動擋中P擋就相當于手動檔中的低速擋位來輔助車輛停穩(wěn)。在自動變速箱中設置P擋，目的是為了讓自動擋車輛能像手動擋車輛一樣可以通過擋位來限制車輛的移動。P擋主要由一個鎖止齒輪和一個鎖止機構構成。鎖止機構與鎖止齒輪結合就可以直接固定與車輪相連的變速箱輸出軸，通過半軸便可以鎖止車輪。電子手剎，其實就是傳統(tǒng)手剎的升級，變傳統(tǒng)手剎的手拉為電動。電子手剎就是利用電腦控制電機夾緊或松開手剎，用按鈕P代替了手剎拉把，整個控制邏輯并不復雜。自動駐車系統(tǒng)是一種在汽車運行中可以實現(xiàn)自動制動的技術應用。在啟動自動駐車制動的情況下，這項技術使駕駛者在車輛停下時不需要長時間剎車，并且能夠避免車輛不必要的滑行[1]。

而駐車擋制動技術的發(fā)展涉及駐車結構、駐車方式和驅(qū)動件3個方面，3者共同影響駐車擋技術的發(fā)展，如圖1所示。而關于駐車擋制動技術主要涉及的分類號是F16H63以及B60T7，其中較為集中的分類號是F16H 63/34鎖住或截止機構。而技術術語方面主要涉及“棘輪”、“棘爪”、“駐車”、“泊車”等。其中，駐車結構是出于在停車時具體通過何種機械結構制止變速器輸出軸輸出旋轉(zhuǎn)運動的目的，而駐車方式是到底選擇哪種方式實現(xiàn)駐車，最后驅(qū)動件是選擇通過哪些連接件驅(qū)動駐車結構實現(xiàn)駐車。對駐車結構、駐車方式以及驅(qū)動件的發(fā)展線路進行研究，有助于深入了解駐車擋制動技術的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，明確這項技術未來發(fā)展的方向。

1.1 駐車結構

駐車機構主要采用將棘輪設置在變速器輸出軸上，并通過棘輪和棘爪相互嚙合制止變速器輸出軸輸出選擇運動，其中棘輪和棘爪嚙合又涉及單齒嚙合和多齒嚙合；此外，還涉及無棘輪實現(xiàn)駐車、無棘爪實現(xiàn)駐車。針對棘輪和棘爪嚙合實現(xiàn)駐車制動，日產(chǎn)公司于1970年提出了通過棘輪和棘爪嚙合實現(xiàn)駐車制動(申請：JP426270A)；為了提高駐車制動時的可靠性， Saturn公司于1993年提出了采用棘輪與棘爪嚙合，但是嚙合方式采用的是多齒嚙合(申請?zhí)枺篣S19930070580A)；進一步，TRW車輛電氣與零件有限兩合公司于2001年又提出了棘輪與兩個棘爪嚙合，以達到駐車制動時的穩(wěn)定性和可靠性；而在2000年以后國內(nèi)外主要的汽車廠商研發(fā)的主要精力還是在棘輪和棘爪以單齒輪嚙合的方式實現(xiàn)駐車擋制動(申請?zhí)枺篔P2002203062A、JP2004289676A、DE102004058332A、JP200-6215961A、JP2006317345A、JP2007036610A、GB0901723A)，普遍認為是出于變速器內(nèi)部布局的需要、節(jié)約空間、降低生產(chǎn)成本等目的。至于不采用棘輪或者棘爪實現(xiàn)駐車擋制動，對這項技術的改進主要還是在2000年以后，三陽工業(yè)股份有限公司于2007年提出了取消棘爪(申請?zhí)枺篊N200720176571)，采用駐車齒輪即棘輪與換擋齒輪相互嚙合，為了提高駐車的可靠性，防止沖擊力損壞駐車齒輪，通過換擋軸軸向移動帶動駐車齒輪與換擋齒輪嚙合，制止換擋軸轉(zhuǎn)動，進而達到駐車制動的目的；吉利公司于2009年提出了采用內(nèi)棘輪與外棘輪相互嚙合(申請?zhí)枺篊N200920314687)，由于現(xiàn)有技術中普遍采用了棘輪與棘爪，而棘輪與棘爪的承載能力要求高，通過采用內(nèi)棘輪與外棘輪相互嚙合的方式實現(xiàn)駐車制動，優(yōu)點是設計更加合理、強度高、穩(wěn)定性好；而2010年，吉利公司又提出取消棘輪，僅通過傳動齒輪與棘爪嚙合、并且是多齒嚙合的方式(申請?zhí)枺篊N201010300088)實現(xiàn)駐車制動，因為采用駐車齒輪即棘輪使得變速器的體積增大，不利于變速器內(nèi)部構件的布局，而通過棘爪與傳動齒輪嚙合的方式，同樣能夠防止變速器輸出軸轉(zhuǎn)動，并且優(yōu)點是變速器的體積變小，安裝時更加靈活，結構簡單，安全可靠。

1.2 駐車方式

駐車方式主要針對的是采用哪種方式進行駐車制動，其中典型的駐車方式有手動駐車和電動駐車。最早出現(xiàn)的是手動駐車，手動駐車主要是通過駕駛者操作換擋桿，換擋桿與連桿機構相連，連桿機構帶動棘爪轉(zhuǎn)動，使得棘爪與棘輪相互嚙合實現(xiàn)駐車制動(申請?zhí)枺篣S19780953256A、JP5915416A、US19930088718A)。隨著自動化集成技術的不斷發(fā)展，電動駐車具有更加高效、準確等優(yōu)點。電動駐車主要是通過驅(qū)動電機與減速機構相連，并由減速機構和棘爪驅(qū)動件一起使得棘爪轉(zhuǎn)動，進而使棘爪與棘輪嚙合實現(xiàn)駐車制動(申請?zhí)枺篈U2403397、JP10254969、KR1020050076266、JP2007036610、CN200920260894)。

1.3 驅(qū)動件

駐車擋制動時在實現(xiàn)棘爪與棘輪嚙合時，一般是通過驅(qū)動件驅(qū)動棘爪轉(zhuǎn)動，進而帶動棘爪與棘輪相互嚙合。而驅(qū)動件主要有凸輪、連桿、滾子以及推桿，其中最早出現(xiàn)的是運用凸輪作為驅(qū)動件，早在20世紀70年代，一些著名汽車廠商就采用凸輪作為驅(qū)動件用于驅(qū)動棘爪轉(zhuǎn)動實現(xiàn)駐車制動(申請?zhí)枺篣S3703941A、US19780953256A)。而基于采用連桿機構與棘爪相連、由連桿直接帶動棘爪轉(zhuǎn)動的構想，沃爾沃公司于1981年提出了采用連桿機構帶動棘爪轉(zhuǎn)動，進而使得棘爪與棘輪嚙合實現(xiàn)駐車制動(SE8106982A)。進入21世紀后，世紀各大汽車廠商，主要的焦點是對凸輪和連桿的形式進行改進，例如腓特烈斯港齒輪工廠對凸輪形式的改進方式是采用滾子，并由滾子的軸向移動擠壓棘爪轉(zhuǎn)動，使得棘爪與棘輪相互嚙合(申請?zhí)枺篋E102006030998A)。

2 國內(nèi)汽車廠商駐車擋制動技術分析

雖然駐車擋制動技術主要源自國外，并且國外的技術相對比較成熟，但是進入21世紀后，尤其是近幾年，中國的汽車廠商對駐車擋制動技術的研發(fā)投入都比較多。國外著名的汽車廠商主要集中在美國和日本，并且駐車擋技術的最初發(fā)展也是從20世紀七八十年代的美國和日本最先開始。例如日產(chǎn)公司提出的駐車擋制動技術主要構思是通過凸輪旋轉(zhuǎn)，凸輪旋轉(zhuǎn)的過程中擠壓棘爪，進而棘爪轉(zhuǎn)動與棘輪嚙合，制止了安裝在變速器輸出軸的棘輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了駐車制動。并且隨后日本其他汽車廠商比如豐田、馬自達等在此基礎了都做出了改進。作為全球汽車產(chǎn)量排名第一的中國， 2013年統(tǒng)計結果顯示：2013年中國汽車產(chǎn)量突破2 000萬輛，達到2 211.68萬輛，遠超其他國家，分別是美國及日本的兩倍。可見中國汽車行業(yè)的發(fā)展突飛猛進，尤其是中國自主品牌汽車廠商不斷發(fā)展，對汽車行業(yè)投入了大量的人力物力，更加注重新技術的研究。圖2所示是國內(nèi)主要汽車廠商對于駐車擋制動技術的專利申請的比例分布，可以看出吉利公司和比亞迪公司超出了申請量的一半，并且這兩家的專利技術各有千秋。其他一些公司，例如長城、一汽等也對這項技術做出了相應的改進[2-3]。

基于吉利公司和比亞迪公司在駐車擋制動技術的領先地位，下面將結合這兩家公司的專利申請進行仔細分析。

2.1 吉利公司相關專利申請

就國內(nèi)的汽車廠商而言，吉利公司在駐車擋制動技術方面的專利申請最多(如圖2所示)，并且申請時間基本集中在2009年以后，可見對于這項技術的改進相對來說比較新，同時也可以看出吉利的研發(fā)團隊對于2009年之前的現(xiàn)有技術進行了研究，并認為現(xiàn)有技術中存在諸多缺陷。此外，全球汽車行業(yè)發(fā)展的趨勢是輕型、環(huán)保以及智能化，并伴隨著新能源汽車、混合動力車以及電動車等非傳統(tǒng)車型的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)汽車中動力系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)之間的銜接關系，使得相關技術要進行適應性的改進，國內(nèi)諸多汽車廠商都對此做出了敏銳的反應。如表1所示，吉利公司在駐車擋制動技術方面做出了多項技術改進，吉利公司的專利申請涉及的有傳統(tǒng)棘爪的改進，甚至提出了取消棘爪，用相互嚙合的內(nèi)外棘輪相互嚙合實現(xiàn)制動，還有為了提高駐車機構的使用壽命，主要是在凸輪滑塊與棘爪之間設置若干個支承銷，以及取消駐車齒輪即棘輪，通過棘爪與傳動齒輪之間的嚙合實現(xiàn)駐車制動。由此可見，吉利公司的研發(fā)團隊對這項技術的發(fā)展方向的把握很全面，并且為后續(xù)的深入研究夯實了基礎。

表1 吉利駐車擋制動技術的代表性專利

2.2 比亞迪公司相關專利申請

比亞迪公司對于駐車擋制動技術的關注要早于國內(nèi)其他汽車廠商。2005年，比亞迪公司提出了一種技術方案，取消一套專用的手剎系統(tǒng)，降低系統(tǒng)的復雜程度，同時在變速器中增加停車鎖止檔位，增強系統(tǒng)的集成度和可靠性，摒除了原系統(tǒng)采用摩擦力進行鎖止的原理，利用齒輪的閉鎖來鎖止傳動輸出軸而不是車輪的方法，來減少制動力、提高系統(tǒng)的可靠性，在車輛靜止時，對車輛進行鎖止，以防止車輛下滑或者前后移動，提高乘車的安全，并可以更大程度地防止車輛被盜。2005年以后比亞迪公司對駐車擋制動技術的研究主要集中在棘爪和棘輪相互嚙合實現(xiàn)駐車制動，如表2所示。

表2 比亞迪駐車擋制動技術的代表性專利

3 結束語

分析了國內(nèi)外汽車駐車擋制動技術的專利申請，以及主要國內(nèi)申請人，并對駐車擋制動的技術發(fā)展做了進一步分析。從國外關于駐車擋制動技術的專利發(fā)展來看，該領域的技術成熟度已經(jīng)非常高；對于國內(nèi)的申請人來說，雖然起步比較晚，但是發(fā)展速度很快。畢竟中國整個汽車工業(yè)發(fā)展的時期都非常短，自然而然與國外在該項技術上具有明顯的差距，并且國外汽車公司對于中國市場的重視也在與日俱增，國外公司在中國的專利申請也在逐漸增多。因此，國內(nèi)申請人在加大研發(fā)力度的同時，應當仔細分析和了解國外汽車廠商的技術發(fā)展動態(tài)，及時維護和發(fā)展自己的專利技術。

【1】彭憶強,黎長青.汽車電子駐車制動控制系統(tǒng)的仿真研究[J].西華大學學報:自然科學版,2007,26(4):14-16.

【2】楊桂榮.通過專利文獻的統(tǒng)計分析，探索發(fā)達國家的技術發(fā)展方向[J].科技情報工作，1984(8):28-29.

【3】彭愛東.一種重要競爭情報-專利情報的分析研究[J].情報理論與實踐，2000(3):196-199.

SummaryoftheParkingBrakePatents

ZHANG Huaqiang,LIU Rujun,YAN Kewei,QIAN Hao

(Pantent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office, SIPO,Suzhou Jiangsu 215163,China)

The parking brake technology ways were sorted out from three aspects of the parking brake, including parking structure, parking mode and the driver. Then the parking brake patents development of the China automobile manufacturers was analyzed as well as some important proposers, and a number of China patents were cited.

Safety; Parking brake; Patents; Technology way

2015-01-22

張華強(1985—)，男，碩士研究生，專利實質(zhì)審查員，研究方向為傳動系統(tǒng)。E-mail：zhqdavid@126.com。