商用車S-凸輪鼓式制動器用制動間隙自動調整臂功能穩定性測試方法

李厚情，鄭輝鵬

（1.隆中控股集團有限公司，臺州 317600； 2.Volvo Group ，上海 201206）

商用車S-凸輪鼓式制動器用制動間隙自動調整臂功能穩定性測試方法

李厚情1，鄭輝鵬2

（1.隆中控股集團有限公司，臺州 317600； 2.Volvo Group ，上海 201206）

本文基于SAE J1462MAY 94 《（R） EXTERNAL AUTOMATIC SLACK ADJUSTER TEST PROCEDURE》標準對自動調整臂功能耐久性測試方法，通過對自動調整臂功能耐久性測試參數的分析，指出傳統測試方法的缺陷與不足。在此基礎上介紹了一種新的實用檢測評價方法——自動調整臂功能穩定性測試方法。

散差；測試；量化評價

李厚情

畢業于武漢工學院專用車輛專業。主要從事鼓式制動器研究與開發、汽車制動間隙自動補償機構研究及其與整車的匹配、盤式制動器研究與開發工作。曾獲6項實用新型專利，2項發明專利。

引言

商用車S-凸輪鼓式制動器用制動間隙自動調整臂（以下簡稱自動調整臂）能及時將因摩擦片磨損、制動鼓熱膨脹導致變大的制動間隙調小，使制動間隙穩定在一個“散差”內，從而很大程度上提高了商用車的制動性能，保證了行車安全。正是由于該優點，包括中國在內，各國陸續頒布相關的商用車制動法規，強制全部或部分車輛標配“制動間隙自動調整裝置”。

在我國自GB12676-1999頒布以來，自動調整臂研究與制造得到快速發展。有些企業的產品性能甚至站在了國際先進水平行列，但大部分制造商還處于低水平的仿制階級，魚目混珠，給司乘人員的生命財產帶來了極大的安全隱患。

如何快速、正確甄別調整臂的功能穩定性和可靠性，并進行定量評價呢？本文介紹了一種有效的檢測方法，為自動調整臂的檢測與評價提供了依據。

1　標準要求的介紹

目前，關于自動調整臂標準，國際上廣泛認可的還是SAE J1462 MAY 94《（R） EXTERNAL AUTOMATIC SLACK ADJUSTER TEST PROCEDURE》標準（以下簡稱SAE J1462）。

在SAE J1462標準中，第6.3.6和7.2.1兩條提到了“以模擬剎車片磨損”功能。第6.3.6條內容是“蝸輪在以每250次循環0.5°的比率沿負荷加載的同一方向轉動，以模擬剎車的磨損”；第7.2.1條內容是“每制動160次，蝸輪應沿制動加載方向轉動0.5°，以模擬商用車制動時摩擦片的磨損”。

商用車正常運行時，隨著摩擦片的磨損，制動間隙會變大。為了消除變大的制動間隙，需轉動調整臂蝸桿以驅動蝸輪和凸輪軸轉動一個角度，使蝸輪和凸輪軸的初始位置沿制動加載方向向前轉到一個新位置——這是自動調整臂的基本功能。

為了模擬這樣的工況，試驗設備（或者人工方式）需要每間隔“一定的制動次數”將“模擬制動間隙”變大，間隙變大的量與蝸輪轉過0.5°減小的間隙量相等。這樣，在后續的制動和釋放過程中，自動調整臂會自動驅動蝸輪和凸輪軸向制動方向轉動0.5°，將變大的間隙消除掉，從而確保氣室制動行程穩定在一個“散差”范圍內。

既然是“范圍”，就有上下限要求。

在SAE J1462標準中，第6.3.3和7.1.3兩條中要求“安裝一個開關裝置以便當杠桿長度為152.4mm處最大行程超出6.4mm時中斷試驗”。這里的意思是：在載荷恒定的前提下， 隨著制動間隙的放大與自動調整，氣室的制動行程會發生波動（見圖3）。在試驗全程中，會有最大值和最小值，二者之差不能超出6.4mm。

在自動調整臂功能耐久測試過程中，在加載扭矩穩定的前提下，氣室制動行程會發生波動，氣室制動行程的最大值與最小值之差，這里定義為“散差”。散差越小說明自動調整功能越穩定，反之則表明自動調整功能越不穩定。

2　傳統的試驗方法介紹

隨著自動調整臂技術的發展，國內外一些著名的專業檢測機構、主機廠、調整臂制造商都組建了試驗室，展開了檢測工作。

各個試驗室檢測方法雖各有千秋，但為實現SAEJ1462標準中“安裝一個開關裝置以便當杠桿長度為152.4 mm處最大行程超出6.4 mm時中斷試驗”的要求，基本上都是按圖1所示的方法來配置的。

試驗時，先按要求將調整臂裝好在臺架上，然后制動若干次，待確認自動調整臂將制動間隙調整穩定后，在氣室制動終點位置距離自動調整臂前方6.4 mm處安裝一個開關。這樣，在試驗過程中，當氣室制動行程向前增大值超過6.4 mm時，就會觸動開關而使試驗終止。

筆者經過大量的測試獲得了足夠的數據，發現“傳統的測試方法”有兩個不足之處。

第一個不足：安裝開關裝置時，是假定了初次行程為氣室制動行程的最小值。如果不是最小值，那么自動調整臂的“散差”將會大于6.4 mm，會將“不合格”誤判為“合格”。

第二個不足：“散差”具體數據測量不到，只能得出“合格”與“不合格”兩個答案，不能對自動調整臂的功能穩定性和有爭議的質量事故進行量化評價。

3　自動調整臂功能測試新方法的介紹

為了深入研究自動調整臂的性能，筆者設計并制造了一款新型的自動調整臂功能耐久試驗臺。見圖2所示。

該試驗臺利用氣壓傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器、伺服電機、氣壓伺服調節閥等原器件，在計算機的監控下進行工作。由計算機將每一次制動時的氣壓、扭矩、氣室制動行程、凸輪轉角等參數進行采集，并進行實時計算和條件判斷，同時并將這些數據保存下來，供分析用。

測試方法：按SAE J1462的第7條款進行。為了能快速出結果，本次測試將摸擬間隙放大的周期由160次改為50次，測試總次數為5 050次，加載力矩為880 Nm。筆者將其定義為“自動調整臂功能精度測試方法”。

下面是利用該裝置對兩件不同廠商的同一型號的調整臂進行功能耐久測試的測試結果。樣件編號及測試參數見表1。

試驗結束后，將每一次制動時氣室制動行程最大值統計出來，繪制成圖3所示的“調整臂功能耐久測試曲線圖”。通過對參數與曲線的變化分析，得出了二個結論。

結論一：氣室初次制動行程不一定是最小行程。

兩件調整臂在初始測試穩定后，氣室制動行程相當。兩件樣件測試的初始行程均為52.5 mm，隨著制動循環的進行，調整臂開始對制動間隙進行調整，其行程逐次減小。當到第69次制動時，兩件產品的行程均穩定下來，直到149次。穩定時行程分別為37.8 mm、39.5 mm，但這并不是最小值。兩件產品在測試過程中出現的氣室制動行程最小值分別是35.4 mm和39.2 mm，出現的時間分別是第4 924次和233次。說明氣室制動行程的最小值不是初始穩定時的行程值。

很顯然，依傳統的檢測方法，以69次的氣室制動行程為依據來安裝“終止開關”，那等于將評價指標放大了，而不是≤6.4 mm了。

結論二：該裝置能自動測量出氣室制動行程最大值與最小值，給出具體的散差值，對產品性能實現量化評價。

從表1中可以清楚知道，1#件的散差為5.5 mm，2#件的差散為20.9 mm，而不是一個“合格”與“不合格”的定性評價。

氣室制動行程與制動間隙是有對應關系的，有了散差的具體數據，就可以對間隙的變化進行評價，從而對車輛的制動性能帶來的負面影響進行評價。

目前，國內外主機廠，對自動調整臂的檢測，通常的辦法就是：將調整臂裝配到車橋上，先將制動間隙放大，然后進行摸擬制動的動作讓調整臂將間隙進行自動調整，待其穩定后再對制動間隙進行檢測，合格則通過。這種方法易被假象所迷惑。

表1　兩款自動調整臂功能耐久測試參數表

1#件和2#件，當制動到第69次時，兩件產品的行程均穩定下來，穩定時行程分別為37.8 mm、39.5 mm，相差1.7 mm，可以說，此時二者的輸出值均是合格的。但隨后的測試結果顯示，2#件散差值達到了20.9 mm，氣室行程最大值達到60.1 mm， 此時的氣室已沒有什么輸出力可以加載到調整臂上了，車輛的安全性可想而知。

另外，如果按SAEJ1462要求進行20萬次功能耐久測試，一件測試完畢，產品報廢不說，時間上最少需要10天。顯然不適合批量大規模生產之需。而采用這里介紹的“自動調整整臂功能穩定測試方法”只需7個小時左右，就能完成一件產品的測試，且產品因加載力矩小，制動次數少，而不必報廢。

結合上述兩個結論，故該測試方法將有助于各主機廠快速甄別自動調整臂的優劣性。

4　結束語

據統計，中國作為商用車生產大國，但自動調整臂的應用不到10%，其中一個很重要的因素就是各主機廠缺少評價標準和與之相適應的檢測方法。

本文介紹的“自動調整整臂功能精度測試方法”利用電子技術，能快速準確的檢測出調整臂“散差值”，有利于各主機廠快速完成對自動調整臂的檢測，有利于對自動調整臂功能穩定性進行量化評價，促進國內自動調整臂行業技術提升與發展。

［1］GB/T12676-1999《汽車制動系統結構、性能和試驗方法》.

［2］SAE J1462-MAY94《（R） EXTERNAL AUTOMATIC SLACK ADJUSTER TEST PROCEDURE》.

［3］CJ/T242-2006《城市客車外置式制動間隙自動調整臂》.

［4］《制動間隙自動調節臂的調節過程分析》 作者：董烈錚 1996年第6期《重型汽車》.

［5］《汽車S凸輪鼓式制動器間隙自動調整臂與整車的匹配研究》 作者：李厚情2003年第4期《城市車輛》.

專家推薦

鄧祖國：

本文在商用車S-凸輪鼓式制動器用制動間隙自動調整臂功能測試方法中具有一定的創新性，為此產品的檢測提供了一種具有相當參考及使用價值的檢測方法。

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（1. LongZhong Holoding Group Co.，Ltd.Taizhou 317600， China ； 2.Volvo Group， Shanghai 201206， China）

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1005-2550（2015）03-0013-04

10.3969/j.issn.1005-2550.2015.03.003

2014-09-30