汽車手剎駐車制動系統(tǒng)試驗臺架設(shè)計

韋江寧，陳敦佳

（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心，廣西 柳州545007；2.柳州市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗所，廣西 柳州545006）

1　設(shè)計目的

汽車手剎駐車制動系統(tǒng)應(yīng)能確保汽車駐車制動的可靠性，特別是在駐坡時不能出現(xiàn)溜坡這種危險情況發(fā)生，現(xiàn)其可靠性驗證主要依賴于整車道路試驗。但整車道路試驗的駐坡次數(shù)有限，不能充分驗證其耐久可靠性，且試驗周期較長，不利于系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)?，F(xiàn)亟須通過臺架試驗，在短期內(nèi)實現(xiàn)充分驗證其耐久可靠性，為手剎駐車制動系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)提供驗證支持，提供設(shè)計效率。

2　汽車手剎駐車制動系統(tǒng)

汽車手剎駐車制動系統(tǒng)由手剎，左右拉索、后制動器、后制動盤、后輪轂等零件組成，如圖1所示。汽車停止后，駕駛員拉起手剎，帶動拉索驅(qū)動制動器夾緊制動盤，防止汽車輪轂轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)駐車制動；當汽車要啟動時，駕駛員按下手剎解鎖按鈕放下手剎，帶動拉索驅(qū)動制動器松開對制動盤的夾緊，解除駐車制動。

圖1　駐車制動系統(tǒng)的組成

汽車在斜坡上行駛時，駕駛員踩剎車停車后，拉起手剎實現(xiàn)駐坡，此時汽車所受重力沿斜坡向下的分力對輪轂產(chǎn)生向下的溜坡轉(zhuǎn)矩，拉起手剎后制動器的制動轉(zhuǎn)矩應(yīng)與溜坡轉(zhuǎn)矩相平衡，避免汽車下滑溜坡。汽車手剎駐車制動系統(tǒng)應(yīng)確保在最極限的條件下，即汽車為設(shè)計滿載重量，在設(shè)計最大駐車坡度上駐車制動的可靠性。

汽車滿載狀態(tài)下在設(shè)計最大駐車坡度上溜坡轉(zhuǎn)矩的計算公式：

式中：M為溜坡轉(zhuǎn)矩；m為汽車滿載質(zhì)量；θ為設(shè)計最大駐車坡度；R為車輪靜半徑。

3　試驗臺架設(shè)計

3.1　試驗臺架設(shè)計要求

為了實現(xiàn)對手剎駐車制動系統(tǒng)的可靠性驗證，試驗臺架需將手剎駐車制動系統(tǒng)所有零件按實車布置要求集成安裝，并模擬駕駛員拉起手剎、解鎖放下手剎的循環(huán)動作，在駐車制動時按汽車滿載狀態(tài)下在最大設(shè)計坡度上駐坡所受的溜坡轉(zhuǎn)矩對輪轂進行加載，對手剎駐車制動系統(tǒng)的耐久可靠性進行充分驗證。

3.2　設(shè)計

設(shè)計的試驗臺架由以下三部分組成：1）后輪轂安裝及轉(zhuǎn)矩加載機構(gòu)；2）手剎安裝及操縱機構(gòu)；3）拉索安裝裝置。

3.2.1后輪轂安裝及轉(zhuǎn)矩加載機構(gòu)設(shè)計

如圖2所示，后輪轂安裝在支架上，依次與法蘭盤、扭矩傳感器、減速器、伺服電機、角度傳感器連接；整個機構(gòu)安裝在安裝板上，便于調(diào)整安裝位置；由伺服電機對輪轂加載轉(zhuǎn)矩，模擬汽車滿載狀態(tài)下在最大設(shè)計坡度上駐坡所受的溜坡轉(zhuǎn)矩；加載保持規(guī)定時間，由角度傳感器進行監(jiān)控，輪轂轉(zhuǎn)動角度不能超過規(guī)定角度，否則判定試驗失敗。

圖2　后輪轂安裝及轉(zhuǎn)矩加載機構(gòu)

3.2.2手剎安裝及操縱機構(gòu)設(shè)計

如圖3所示，手剎安裝在安裝塊上，托架可調(diào)整安裝高度，確保滿足實車布置安裝要求；分別采用手剎作動器和解鎖作動器，通過組合夾具安裝在手剎上，裝夾滿足標準 GMW14376《Parking Brake Durability Test》要求；組合夾具可延槽向調(diào)整位置，可滿足不同形狀、大小的手剎操縱臂的裝夾要求；組合夾具裝夾在手剎操縱臂前端，確保解鎖作動器正常操作手剎解鎖按鈕；按駕駛員操縱手剎的角度安裝手剎作動器；由PLC順序控制手剎作動器、伺服電機和解鎖作動器，實現(xiàn)手剎拉起制動→加載轉(zhuǎn)矩→卸載轉(zhuǎn)矩→制動解鎖放下手剎的循環(huán)動作。

圖3　手剎安裝及操縱機構(gòu)

3.2.3拉索安裝裝置設(shè)計

（1）拉索安裝裝置如圖4所示。由于拉索實車走向蜿蜒曲折，安裝點眾多復(fù)雜，為滿足實車布置安裝要求，設(shè)計角度板、安裝架、底板、安裝條、支架等安裝裝置；利用平臺的縱向槽、橫向槽，方箱的長槽，方型材的長槽，實現(xiàn)多個自由度的調(diào)節(jié)；在平臺上通過調(diào)整方箱、托架、角度板、安裝架、安裝條、型材、支架、底板的位置，確保滿足拉索的實車布置安裝要求；拉索安裝滿足標準QC/T 29101-92《汽車用拉索總成》要求；可以按照GMW15347《Parking Brake Calbe Test》要求在拉索輸入端和輸出端接入力傳感器和位移傳感器，測試拉索實車布置狀態(tài)下的負載效率和行程效率。

圖4　拉索安裝裝置

4　汽車手剎駐車制動系統(tǒng)試驗臺架安裝及試驗操作

（1）按實車布置要求安裝駐車制動系統(tǒng)所有零件、手剎作動器、解鎖作動器，分別在左、右后輪轂上安裝法蘭盤、扭矩傳感器、減速器、伺服電機、角度傳感器，安裝后的汽車手剎駐車制動系統(tǒng)試驗臺架如圖5所示。

圖5　汽車手剎駐車制動系統(tǒng)試驗臺架

（2）調(diào)整手剎作動器，達到標準GMW14376所要求手剎拉力值F和手剎行程。

（3）計算汽車滿載狀態(tài)下在設(shè)計最大坡度θ上駐坡時由重力產(chǎn)生的溜坡力矩M.

（4）開啟試驗，循環(huán)模式為：手剎拉起制動→加載轉(zhuǎn)矩M，保持3 s→卸載轉(zhuǎn)矩M→制動解鎖放下手剎進行試驗，試驗過程中輪轂旋轉(zhuǎn)角度不能超過規(guī)定角度，否則判定試驗失敗。

（5）按照標準GMW14376要求的各手剎拉力完成相應(yīng)循環(huán)次數(shù)。

（6）試驗完成后，制動燈開關(guān)應(yīng)能正常工作；解鎖按鈕操作正常，釋放后不出現(xiàn)堵塞；拆解零件，要求手剎齒爪、解鎖按鈕、拉索、制動器等無過度磨損、破裂等現(xiàn)象。

5　結(jié)束語

本設(shè)計試驗臺架已在本公司零部件試驗室安裝并投入應(yīng)用，實現(xiàn)了用較短的試驗周期對手剎駐車制動系統(tǒng)的可靠性驗證，達到了很好的驗證效果，為手剎駐車制動系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)提供有力的驗證支持，大大提高了設(shè)計開發(fā)效率。且試驗臺架結(jié)構(gòu)簡捷，試驗費用低，實現(xiàn)了較好的經(jīng)濟性。

參考文獻：

[1]GeneralMotors Corporation，GMW14376，Parking Brake Durability Test[M].USA，General Motors Corporation，2006.

[2]General Motors Corporation，GMW15347，Parking Brake Cable Test[M].USA，General Motors Corporation，2006.

[3]中國汽車工業(yè)總公司，QC/T 29101-92，汽車用拉索總成[M].北京：中國汽車技術(shù)研究中心汽車標準化研究所，1993.