微型车手制动调整策略研究

宁忠麟，覃光许，夏伟

（1.上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，广西 柳州 545007；2.武汉理工大学 汽车工程学院，湖北 武汉 430070）

微型车手制动调整策略研究

宁忠麟1，覃光许1，夏伟2

（1.上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，广西 柳州 545007；2.武汉理工大学 汽车工程学院，湖北 武汉 430070）

手制动是一种被广泛应用的驻车制动形式，手制动预紧力的调整是车辆生产总装线上不可缺少的一个环节，其预紧力的大小不仅影响汽车的驻车安全，还与行车时制动系统阻滞力的大小相关联，直接影响车辆的燃油经济性和制动器寿命。目前国内大多数主流车型的总装线上，手制动装调仍采用人工装调工艺。针对某在产车型人工装调工艺存在的装调质量不可控、工人劳动强度大等问题，研发手制动自动装调设备，对自动装调设备的调整工艺进行控制研究，并通过实车试验进行验证及优化，最终提出更为高效、可靠的调整策略，为手制动的自动化装调提供技术支撑，并为自动装调设备的应用提供依据。

手制动；预紧力；装调策略；实车实验

Abstract:Hand brake is a widely used form of Parking brake, Hand brake preload adjustment is an integral part of the assembly line of the vehicle. Pre-tightening force not only affects the Braking security, also associated with the size of braking system resistance, directly affecting the vehicle's fuel economy and the brake lifespan. At present, on the assembly line of most mainstream vehicles, hand brake adjustment is still using manual adjustment process, which exists a lot of problems, such as the adjustment quality is not controlled, high labor intensity of workers and so on. In view of the existing problems, developed the Hand brake automatic tuning device, Research on the adjusting process of equipment control,validated and optimized through the real vehicle tests, finally proposed a more efficient and reliable adjustment strategy.Not only provide technical support for hand brake automatic adjustment, but also provides the basis for the application of the equipment.

Keywords: Hand brake; pre-tightening force; adjusting strategy; real vehicle experiment

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-54-04

引言

目前，整车价位分布在5-15万的主流车型中，驻车制动形式大多仍保留手动驻车。手制动的功用在于保证汽车在原地或坡道停驻时不自动滑行，其装调质量不仅影响汽车的驻车安全，还与行车时制动系统阻滞力的大小相关联，直接影响车辆的燃油经济性和制动器寿命[1-3]。在整车生产中，必须保证手制动装调的安全性和稳定性。国内大多数主流车型的总装线上，手制动装调仍采用人工装调工艺。然而现有的人工装调方式不仅劳动强度大，而且装调质量受人为因素的影响较大。除此之外，调装结果的数据未能录入数据库，导致下线车辆调装数据无从查询。由此可见，手制动装调的自动化研究是必然趋势，自动化装调设备的研发是解决人工装调误差的主要途径。

1 人工装调工艺分析

1.1 手制动结构组成

拉锁式手制动结构形式多样，图1给出的是常见的拉锁式手制动的结构简图，主要构成组件包括：手刹操纵杆、固定支架、调整螺杆、调整螺母、平衡杠杆、拉绳、后制动器等[4-5]。

图1 拉锁式手制动结构组成

驻车制动器的常见形式有以下两种：盘中鼓式制动器（DIH）和综合驻车制动器 (IPB)。DIH结构的行车制动与盘式制动器相同，驻车制动与鼓式制动器相同。即在制动盘凸缘内部布置制动蹄总成，用于驻车制动。其结构如图2所示。

图2 DIH制动器结构

图3 IPB制动器结构

综合驻车制动器 (IPB) 的结构如图3所示。驻车制动时，拉下手刹，带动拉臂和驱动杆旋转，推动驻车螺杆轴向直线移动，螺杆又推动活塞总成向外运动，从而对制动盘产生夹持力，实现驻车制动。

1.2 人工调整方法

《GB 7258-2012机动车运行安全技术条件》中对驻车制动系统的要求如下[6]：

（1）驻车制动应能使机动车即使在没有驾驶人的情况下，也能停在上、下坡道上。驾驶人应在座位上就可以实现驻车制动，对于乘用车而言，驾驶人施加于操纵装置上的力应小于等于400N。

（2）法规要求车辆最大驻车坡度应不小于20%。

（3）操纵机构应有足够的储备行程，一般应在操纵机构全行程的三分之二以内产生规定的制动效能。

（4）驻车制动操纵机构总行程（L）的四分之三要不小于最大驻车坡度时拉锁的总行程（Ls）。

其中：α-操纵手柄转角；R1-导线圈半径；R2-拉锁钢丝半径；S1-前段拉锁变形量；S2-后段拉锁变形量；S3-驻车制动器拉杆移动量。

为了满足以上运行车辆对驻车性能的要求，对车辆总装线上的装调工艺进行研究是很有必要的。目前主流的装调方法有以下几种：

（1）定制套筒调节。在新车型试生产时摸底一批车辆，调节手制动调整螺母到合适位置（手制动操纵臂无松旷、摩擦片无拖磨），记录此批车辆螺杆露出长度。后续就采用此长度的定深套筒进行调节。这种方法主要用于前文提到的DIH结构，其优点是操作简单，缺点在于不具备容差性，有一定的返修比例。

（2）半自动调节法。借助图4中的专用工具进行调节，最终靠监控制动器驻车机构的间隙，调节手制动调整螺母。该调节方式主要用于前文提及的IPB结构，优点是具备容差性，比较科学，缺点是最终调整之前未消除拉索塑性变形，调整值波动范围大。

图4 一种半自动调节设备

（3）定扭矩调节法。新车试生产中，根据实车试验确定手制动调整螺母拧紧力矩值，调节手制动操纵臂无松旷、摩擦片无拖磨，以该力矩作为手制动调整螺母的拧紧力矩。并监测调整后手制动操纵臂扳1齿位置力矩值，以此作为总装线上的手制动装调检验依据。这种调节方式基本不受零部件尺寸误差的影响，采用定扭矩电枪打紧调整螺母、定制扭力扳手校验调整力矩，调节方式简单。

基于以上对各调整方法的分析，这里我们选取一个使用上述方法（3）进行手制动装调的在产车型进行理论分析和实车试验。

1.3 针对目标车型的人工调整工艺研究

目标车型总装线上的现用手制动调整工艺流程如图5所示：

图5 目标车型手制动人工调整流程图

该调整工艺在最终打紧调整螺母之前进行了预打紧，并通过多次拉起、释放手制动操纵臂的方式消除拉锁塑性形变对调整值的影响。实车试验中测得调整后拉动手刹操纵臂到8齿位置的拉力FL=190N，驻车力矩MP如下：

式中：FL-手操纵力；F1-驻车拉锁启动力；i-手刹操纵机构杠杆比；μb-手刹操纵机构机械效率（0.9）；μ1-前段驻车拉锁机械效率（0.8）；μ2-后段驻车拉锁机械效率（0.7）；

BEFP-驻车制动器效能因数；r2-制动器作用半径。

坡道驻车时，后轴驻车力矩T为：

根据《GB 7258-2012 机动车运行安全技术条件》的要求，车辆最大驻车坡度不应小于20%[6]，此时应有：

目标车型整车参数如表1所示，代入式（1-1）和（1-2）可得式（1-3）成立。即驻车制动有效。

表6 整车参数

为进一步确定该调整方式的稳定性，对实车试验数据进行统计，图6给出了100次实车试验得到的校验扭矩值。由图中曲线可知，试验中测得的检测扭矩值在15±3Nm的范围内波动。

图6 定扭矩调整后检测扭矩值波动情况

2 手制动自动装调设备

2.1 设备组成

基于以上对人工调整工艺的研究，研发手制动装调设备。该设备主要由以下部件组成：操作手制动手柄的专用夹具、与夹具连接的伺服驱动器（包括伺服电机、减速器等）、拧紧手制动调整螺母的电动扳手、工控机、系统控制器等（如图7）。

图7 手制动装调设备的组成

2.2 设备功用

该装调设备可按照手制动系统装调的操作流程自动操纵手制动手柄，按手制动系统装调操作流程要求自动将拉索调整螺母拧到规定的力矩，对手制动系统装调参数进行自动检测，并对照装调参数的设计值对手制动系统进行自动调整及复位。

3 自动装调设备调整策略及验证

3.1 自动装调设备的调整策略

设备研发期间，我们根据图5提出的手制动人工调整工艺的相关要求，拟定了如下调整策略：

（1）手制动自动装调设备处于待机状态，显示屏显示预设参数；

（2）扫描枪读取待装调车辆的车辆识别编号（VIN）；

（3）用释放夹具卡住手刹释放按钮，将设备的调整总成分别固定到手刹操纵臂及调整螺母处，安装到位后，电机总成上的准备信号灯（黄色）亮；

（4）按下电机总成上开始按钮（绿色）启动设备，准备信号灯（黄色）灭，工作信号灯（绿色）亮；手刹操作杆被拉起8˚，电枪（设定力矩为3N.m）预紧调整螺母；

（5）手刹操纵臂被放回初始位置，再次拉起 22˚-24˚，重复2-3次，放回8˚位置，电枪（设定力矩为3N.m）再次打紧调整螺母；

（6）手刹操纵臂被再次放回初始位置后拉起至10˚位置，输出此时瞬时力矩(调整值)，若为152N.m，则显示调整合格，否则回到步骤（5）重新调整；

（7）手刹操纵臂被放回初始位置，工作信号灯（绿色）灭；

（8）取下装调设备，用蓝色点漆笔点漆确认调整螺母位置，调整完成。

3.2 试验验证

调整策略确定后，我们再次随机抽取100 次试验结果进行分析，图8给出了检测扭矩值的波动情况：

图8 检测扭矩值波动情况

由上图可以看出：目前试验中测得的检测扭矩值在15±1.5N.m的范围内波动，符合装调要求。

4 结束语

国内各整车企业的总装线上，针对不同车型的手刹预紧力调整工艺形式各异，但人工装调的过程中都存在劳动强度及调整精度问题。 文章研究内容可解决以下现存问题：

（1）减轻工人的劳动强度，提高公司产线生产效率，充分保证手制动装调质量，记录每一台出厂车辆手制动预紧力的装调数据，实现产线手制动装调可管可控。

（2）针对目标车型的装调策研究，保证了工艺要求的装调精度。为手制动自动化装调设备的功能验证试验提供依据。

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Research on Adjustment Strategy for Hand Brake of Micro Car

Ning Zhonglin1, Qin Guangxu1, Xia Wei2
（1.Technology Center, SAIC GM Wuling Automobile Co. LTD, Guangxi Liuzhou 545007; 2.Automotive Engineering School, Wuhan University of Technology, Hubei Wuhan 430070）

U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)18-54-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.020

宁忠麟（1983.3-），学士学位，工程师，就职于上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，研究方向汽车制动系统设计。

夏伟，就读于武汉理工大学。