驻车制动拉索实车布置效率测试

蒋俊杰，李雪娟

(上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，广西柳州 545007)

0 引言

在微型、超微型以及轻型汽车上，许多需要远距离操纵的部位都采用了软操纵拉索。这种拉索具有结构简单、灵活、轻便、维修调整便利等优点。例如，常见的拉索总成有选换挡拉索、驻车制动拉索、油门拉索等。但是拉索存在一个负载效率和行程效率的问题，如果这两个效率过低则不便于汽车中的远距离控制，严重的会导致汽车失控。驻车制动拉索作为驻车操纵机构与驻车制动器之间的连接机构，对驻车制动效果起着决定性的作用，由于其布置的多变性与复杂性，导致驻车效果产生相应的多变性。拉索效率是影响驻车效果的一项重要因素，若拉索效率低下，不但操作人员感觉费力，而且不能有效地驻车，给司乘人员带去严重的安全隐患。本文作者针对这个问题设计了一个基于驻车拉索效率测试的试验台架，由电动缸驱动,使拉索移动，用负载弹簧来模拟拉索活动端变化的阻力，选用合适的拉压力传感器和位移传感器测量出推杆端和拉索活动端的拉力和位移，准确地计算出驻车制动拉索的负载效率和行程效率。

1 非实车布置试验方法的不足

随着汽车行业的发展，汽车已经成为人们生活不可或缺的一部分。与此同时，国内的汽车零部件配套企业也得到了迅速的发展，很多汽车零部件企业都在生产各种各样的车用软轴或拉索，无论在何种品牌的汽车上或者摩托车上,都得到了广泛的应用。因此车用拉索是一个应用非常广泛且十分重要的车辆零部件之一，为了形成统一的车用拉索标准，实现车用拉索的标准化与通用化，中华人民共和国汽车行业标准QC/T 29101-1992《汽车操纵拉索总成》中规定了车用拉索的设计标准。此标准中详细规定了车用拉索的技术要求、试验方法以及检验规则等。在标准中,对于车用拉索的负载效率以及行程效率的测试有具体描述：使用人工的方法,采用量规测量拉索的尺寸并且按照规定要求安装被测试零件，在试验过程中使用测力计测量力值。其效率测量示意图如图1所示。这种通用的测试方法虽然容易理解，对测试设备要求也不高，但由于缺乏针对整车实际使用的情况，已经不能满足一些汽车厂家的开发验证要求，并且测试过程繁杂且效率不高。对于汽车厂家来说,这种测试方法在拉索布置的研究中参考价值不大。基于上述的情况，很有必要考虑设计一个能够针对具体某种车用拉索的效率试验台。

2 实车布置效率测试方法介绍

为了实现在汽车内部驾驶位上能操纵汽车各个部件的功能，在汽车上,布置着各种各样或短或长的车用拉索，例如，处于离合踏板与离合器之间用于操纵离合器的拉索，换挡手柄与变速器之间用于换挡的选换挡软轴，油门踏板与发动机节气门之间用于汽车加速的拉索，以及手刹与制动器之间用于驻车的驻车制动拉索和驾驶室与尾门开关之间用于尾门开启的拉索等。这些拉索每一根之间的布置都有着天壤之别，文中描述的是实车布置的方式下测试拉索效率,因此不能将每一种拉索都进行模拟测试。文中在驻车制动拉索总成上锁定进行负载效率及行程效率的测试，目的明确且容易实现。在设计过程中只需要尽量以驻车制动拉索的布置参数为标准，模拟驻车制动拉索在驻车制动操作过程中的情况,测量出驻车制动拉索总成的输入端和输出端的力值和位移，根据以上标准中所用到的公式进行计算，可以得到驻车制动拉索总成实车布置的负载以及行程效率。

2.1 试验设备

驻车制动拉索综合性能试验台带拉、压两种工作模式，包含负载弹簧、位移传感器、力传感器、拉力电机、计算机等设备。电机能提供4 kN以上的牵引力，力传感器能满足4 kN以上量程，精度为±0.5%，试验速度为1～50 mm/min，试验台能满足驻车制动拉索总成的实车布置要求。

2.1.1 输入端

输入端的功能是将驻车制动拉索总成的前端固定在测试台架上，用电动缸进行驱动,拉动驻车制动拉索。在这个组成部分里面，用电动缸驱动驻车制动拉索时，要求电动缸能够在两个方向上进行驱动，即模拟实车使用过程中拉起手刹进行驻车和放下手刹进行释放。

2.1.2 输出端

输出端的功能是将驻车制动拉索的负载端与一个模拟负载进行连接，从而来模拟驻车制动过程中的阻力。在这个组成部分里面，选用负载弹簧来模拟阻力，因为弹簧外形小巧便于安装，并且能够很好地模拟实车使用过程中的制动阻力。

2.1.3 中间固定机构

众所周知，因为拉索本身具有柔软性,并且在整车装配过程中由于布置的需要,驻车制动拉索需要被弯曲成一个又一个不规则的形状，这样才能避开与其他一些零件的干涉,才能实现手刹操纵机构和驻车制动器之间的连接,也才能更好地利用汽车的安装空间。所以在台架试验过程中,在安装测试样件的时候往往需要中间固定机构来将拉索固定住，这样才能实现台架试验与整车布置完全一致，也能避免驻车制动拉索在测试过程中的不稳定和晃动。

2.1.4 数据记录

任何一个试验台的设计过程中，最核心的就是测试数据的处理。在试验方案解决后，要好好考虑如何来采集测试过程中的数据。首先，必须要测量驻车制动拉索最基本的参数，即被测试零件的主要尺寸。这些都是固定参数，还需要试验中的参数。在测试过程中，需要测量的参数有4个：输入端的力值和位移，输出端的力值和位移。该设计中，选用两种不同量程的拉压力传感器和光栅位移传感器，分别安装在主动端和被动端。最后计算时要换算一下，将这些测到的数据代入效率测试的公式中。

2.2 试验样件

(1)根据验证需要，也为了测试结果的可靠性，至少需要完成3套驻车制动拉索总成的测试。

(2)驻车制动拉索总成应按照规定程序批准的图样和技术制造,其材料、尺寸、热处理及装配状态应符合图纸和技术规定。

2.3 试验方法

2.3.1 试验条件

在室温(23±2) ℃下试验。

2.3.2 试样装配

(1)将驻车制动拉索总成上的回位弹簧去除,按照实车布置装配在试验台上,装配所使用的连接器、平衡器、线夹和导向挂钩均为实际生产使用的零件。

(2)固定拉索的输出端，避免拉索受到拉力时挠曲变形。

(3)将驻车制动拉索前端通过一个力传感器和一个位移传感器与拉力电机连接。

(4)将驻车制动拉索后端通过一个力传感器和一个位移传感器与负载连接。

(5)拉索按实车安装状态布置。任意两个安装点及主动端和被动端的相对位置必须和实车状态一致。其实车布置数模图、示意图、效果图如图2—图4所示。

2.3.3 试验步骤及结果记录

(1)使用一个120 N的预载力使拉索处于绷直状态,并将该位置记为拉索的零位。测量原理图如图5所示。

(2)启动拉力电机，输入一个连续均匀的加载力直到1 500 N(记为F1),读取并记录驻车制动拉索输出端的力值F2。

(3)继续加载到3 000 N,读取并记录驻车制动拉索输出端的位移y1及输入端的位移y0。

(4)操纵拉力电机回到零位(120 N)，记录此时拉索前端相对于拉索零位的位置，测量得到拉索输入端的塑性变形量y2。

(5)通过以下公式计算驻车制动拉索的负载效率：

式中 ：ηf为负载效率；F2为输出端所测得的力值；F1为输入端力值。

(6)通过以下公式计算驻车制动拉索的行程效率：

式中：ηy为行程效率；y1为测得的输出端位移；y0为输入端位移；y2为输入端塑性变形量。

3 总结

文中采用实车布置方式测试驻车制动拉索的负载效率及行程效率，更加接近整车布置情况，大大增加了测试结果的可靠性，给整车布置工作带来很大的参考价值。由于试验台架增加了力传感器与位移传感器，以及计算机软件，使得测试操作过程更加方便，测试结果更加可靠，并且可以得到力与位移的曲线图，给研发分析工作提供数据支持。