汽車手剎駐車制動系統試驗臺架設計

韋江寧，陳敦佳

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

1　設計目的

汽車手剎駐車制動系統應能確保汽車駐車制動的可靠性，特別是在駐坡時不能出現溜坡這種危險情況發生，現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，不利于系統的設計開發。現亟須通過臺架試驗，在短期內實現充分驗證其耐久可靠性，為手剎駐車制動系統的設計開發提供驗證支持，提供設計效率。

2　汽車手剎駐車制動系統

汽車手剎駐車制動系統由手剎，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，帶動拉索驅動制動器夾緊制動盤，防止汽車輪轂轉動，實現駐車制動；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，拉起手剎實現駐坡，此時汽車所受重力沿斜坡向下的分力對輪轂產生向下的溜坡轉矩，拉起手剎后制動器的制動轉矩應與溜坡轉矩相平衡，避免汽車下滑溜坡。汽車手剎駐車制動系統應確保在最極限的條件下，即汽車為設計滿載重量，在設計最大駐車坡度上駐車制動的可靠性。

汽車滿載狀態下在設計最大駐車坡度上溜坡轉矩的計算公式：

式中：M為溜坡轉矩；m為汽車滿載質量；θ為設計最大駐車坡度；R為車輪靜半徑。

3　試驗臺架設計

3.1　試驗臺架設計要求

為了實現對手剎駐車制動系統的可靠性驗證，試驗臺架需將手剎駐車制動系統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動作，在駐車制動時按汽車滿載狀態下在最大設計坡度上駐坡所受的溜坡轉矩對輪轂進行加載，對手剎駐車制動系統的耐久可靠性進行充分驗證。

3.2　設計

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

3.2.1后輪轂安裝及轉矩加載機構設計

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；整個機構安裝在安裝板上，便于調整安裝位置；由伺服電機對輪轂加載轉矩，模擬汽車滿載狀態下在最大設計坡度上駐坡所受的溜坡轉矩；加載保持規定時間，由角度傳感器進行監控，輪轂轉動角度不能超過規定角度，否則判定試驗失敗。

圖2　后輪轂安裝及轉矩加載機構

3.2.2手剎安裝及操縱機構設計

如圖3所示，手剎安裝在安裝塊上，托架可調整安裝高度，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，實現手剎拉起制動→加載轉矩→卸載轉矩→制動解鎖放下手剎的循環動作。

圖3　手剎安裝及操縱機構

3.2.3拉索安裝裝置設計

（1）拉索安裝裝置如圖4所示。由于拉索實車走向蜿蜒曲折，安裝點眾多復雜，為滿足實車布置安裝要求，設計角度板、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，實現多個自由度的調節；在平臺上通過調整方箱、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試驗臺架如圖5所示。

圖5　汽車手剎駐車制動系統試驗臺架

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

（3）計算汽車滿載狀態下在設計最大坡度θ上駐坡時由重力產生的溜坡力矩M.

（4）開啟試驗，循環模式為：手剎拉起制動→加載轉矩M，保持3 s→卸載轉矩M→制動解鎖放下手剎進行試驗，試驗過程中輪轂旋轉角度不能超過規定角度，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循環次數。

（6）試驗完成后，制動燈開關應能正常工作；解鎖按鈕操作正常，釋放后不出現堵塞；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、破裂等現象。

5　結束語

本設計試驗臺架已在本公司零部件試驗室安裝并投入應用，實現了用較短的試驗周期對手剎駐車制動系統的可靠性驗證，達到了很好的驗證效果，為手剎駐車制動系統的設計開發提供有力的驗證支持，大大提高了設計開發效率。且試驗臺架結構簡捷，試驗費用低，實現了較好的經濟性。

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