駐車制動拉索實車布置效率測試

蔣俊杰，李雪娟

(上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心，廣西柳州 545007)

0 引言

在微型、超微型以及輕型汽車上，許多需要遠距離操縱的部位都采用了軟操縱拉索。這種拉索具有結(jié)構(gòu)簡單、靈活、輕便、維修調(diào)整便利等優(yōu)點。例如，常見的拉索總成有選換擋拉索、駐車制動拉索、油門拉索等。但是拉索存在一個負載效率和行程效率的問題，如果這兩個效率過低則不便于汽車中的遠距離控制，嚴重的會導(dǎo)致汽車失控。駐車制動拉索作為駐車操縱機構(gòu)與駐車制動器之間的連接機構(gòu)，對駐車制動效果起著決定性的作用，由于其布置的多變性與復(fù)雜性，導(dǎo)致駐車效果產(chǎn)生相應(yīng)的多變性。拉索效率是影響駐車效果的一項重要因素，若拉索效率低下，不但操作人員感覺費力，而且不能有效地駐車，給司乘人員帶去嚴重的安全隱患。本文作者針對這個問題設(shè)計了一個基于駐車拉索效率測試的試驗臺架，由電動缸驅(qū)動,使拉索移動，用負載彈簧來模擬拉索活動端變化的阻力，選用合適的拉壓力傳感器和位移傳感器測量出推桿端和拉索活動端的拉力和位移，準確地計算出駐車制動拉索的負載效率和行程效率。

1 非實車布置試驗方法的不足

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們生活不可或缺的一部分。與此同時，國內(nèi)的汽車零部件配套企業(yè)也得到了迅速的發(fā)展，很多汽車零部件企業(yè)都在生產(chǎn)各種各樣的車用軟軸或拉索，無論在何種品牌的汽車上或者摩托車上,都得到了廣泛的應(yīng)用。因此車用拉索是一個應(yīng)用非常廣泛且十分重要的車輛零部件之一，為了形成統(tǒng)一的車用拉索標準，實現(xiàn)車用拉索的標準化與通用化，中華人民共和國汽車行業(yè)標準QC/T 29101-1992《汽車操縱拉索總成》中規(guī)定了車用拉索的設(shè)計標準。此標準中詳細規(guī)定了車用拉索的技術(shù)要求、試驗方法以及檢驗規(guī)則等。在標準中,對于車用拉索的負載效率以及行程效率的測試有具體描述：使用人工的方法,采用量規(guī)測量拉索的尺寸并且按照規(guī)定要求安裝被測試零件，在試驗過程中使用測力計測量力值。其效率測量示意圖如圖1所示。這種通用的測試方法雖然容易理解，對測試設(shè)備要求也不高，但由于缺乏針對整車實際使用的情況，已經(jīng)不能滿足一些汽車廠家的開發(fā)驗證要求，并且測試過程繁雜且效率不高。對于汽車廠家來說,這種測試方法在拉索布置的研究中參考價值不大?；谏鲜龅那闆r，很有必要考慮設(shè)計一個能夠針對具體某種車用拉索的效率試驗臺。

2 實車布置效率測試方法介紹

為了實現(xiàn)在汽車內(nèi)部駕駛位上能操縱汽車各個部件的功能，在汽車上,布置著各種各樣或短或長的車用拉索，例如，處于離合踏板與離合器之間用于操縱離合器的拉索，換擋手柄與變速器之間用于換擋的選換擋軟軸，油門踏板與發(fā)動機節(jié)氣門之間用于汽車加速的拉索，以及手剎與制動器之間用于駐車的駐車制動拉索和駕駛室與尾門開關(guān)之間用于尾門開啟的拉索等。這些拉索每一根之間的布置都有著天壤之別，文中描述的是實車布置的方式下測試拉索效率,因此不能將每一種拉索都進行模擬測試。文中在駐車制動拉索總成上鎖定進行負載效率及行程效率的測試，目的明確且容易實現(xiàn)。在設(shè)計過程中只需要盡量以駐車制動拉索的布置參數(shù)為標準，模擬駐車制動拉索在駐車制動操作過程中的情況,測量出駐車制動拉索總成的輸入端和輸出端的力值和位移，根據(jù)以上標準中所用到的公式進行計算，可以得到駐車制動拉索總成實車布置的負載以及行程效率。

2.1 試驗設(shè)備

駐車制動拉索綜合性能試驗臺帶拉、壓兩種工作模式，包含負載彈簧、位移傳感器、力傳感器、拉力電機、計算機等設(shè)備。電機能提供4 kN以上的牽引力，力傳感器能滿足4 kN以上量程，精度為±0.5%，試驗速度為1～50 mm/min，試驗臺能滿足駐車制動拉索總成的實車布置要求。

2.1.1 輸入端

輸入端的功能是將駐車制動拉索總成的前端固定在測試臺架上，用電動缸進行驅(qū)動,拉動駐車制動拉索。在這個組成部分里面，用電動缸驅(qū)動駐車制動拉索時，要求電動缸能夠在兩個方向上進行驅(qū)動，即模擬實車使用過程中拉起手剎進行駐車和放下手剎進行釋放。

2.1.2 輸出端

輸出端的功能是將駐車制動拉索的負載端與一個模擬負載進行連接，從而來模擬駐車制動過程中的阻力。在這個組成部分里面，選用負載彈簧來模擬阻力，因為彈簧外形小巧便于安裝，并且能夠很好地模擬實車使用過程中的制動阻力。

2.1.3 中間固定機構(gòu)

眾所周知，因為拉索本身具有柔軟性,并且在整車裝配過程中由于布置的需要,駐車制動拉索需要被彎曲成一個又一個不規(guī)則的形狀，這樣才能避開與其他一些零件的干涉,才能實現(xiàn)手剎操縱機構(gòu)和駐車制動器之間的連接,也才能更好地利用汽車的安裝空間。所以在臺架試驗過程中,在安裝測試樣件的時候往往需要中間固定機構(gòu)來將拉索固定住，這樣才能實現(xiàn)臺架試驗與整車布置完全一致，也能避免駐車制動拉索在測試過程中的不穩(wěn)定和晃動。

2.1.4 數(shù)據(jù)記錄

任何一個試驗臺的設(shè)計過程中，最核心的就是測試數(shù)據(jù)的處理。在試驗方案解決后，要好好考慮如何來采集測試過程中的數(shù)據(jù)。首先，必須要測量駐車制動拉索最基本的參數(shù)，即被測試零件的主要尺寸。這些都是固定參數(shù)，還需要試驗中的參數(shù)。在測試過程中，需要測量的參數(shù)有4個：輸入端的力值和位移，輸出端的力值和位移。該設(shè)計中，選用兩種不同量程的拉壓力傳感器和光柵位移傳感器，分別安裝在主動端和被動端。最后計算時要換算一下，將這些測到的數(shù)據(jù)代入效率測試的公式中。

2.2 試驗樣件

(1)根據(jù)驗證需要，也為了測試結(jié)果的可靠性，至少需要完成3套駐車制動拉索總成的測試。

(2)駐車制動拉索總成應(yīng)按照規(guī)定程序批準的圖樣和技術(shù)制造,其材料、尺寸、熱處理及裝配狀態(tài)應(yīng)符合圖紙和技術(shù)規(guī)定。

2.3 試驗方法

2.3.1 試驗條件

在室溫(23±2) ℃下試驗。

2.3.2 試樣裝配

(1)將駐車制動拉索總成上的回位彈簧去除,按照實車布置裝配在試驗臺上,裝配所使用的連接器、平衡器、線夾和導(dǎo)向掛鉤均為實際生產(chǎn)使用的零件。

(2)固定拉索的輸出端，避免拉索受到拉力時撓曲變形。

(3)將駐車制動拉索前端通過一個力傳感器和一個位移傳感器與拉力電機連接。

(4)將駐車制動拉索后端通過一個力傳感器和一個位移傳感器與負載連接。

(5)拉索按實車安裝狀態(tài)布置。任意兩個安裝點及主動端和被動端的相對位置必須和實車狀態(tài)一致。其實車布置數(shù)模圖、示意圖、效果圖如圖2—圖4所示。

2.3.3 試驗步驟及結(jié)果記錄

(1)使用一個120 N的預(yù)載力使拉索處于繃直狀態(tài),并將該位置記為拉索的零位。測量原理圖如圖5所示。

(2)啟動拉力電機，輸入一個連續(xù)均勻的加載力直到1 500 N(記為F1),讀取并記錄駐車制動拉索輸出端的力值F2。

(3)繼續(xù)加載到3 000 N,讀取并記錄駐車制動拉索輸出端的位移y1及輸入端的位移y0。

(4)操縱拉力電機回到零位(120 N)，記錄此時拉索前端相對于拉索零位的位置，測量得到拉索輸入端的塑性變形量y2。

(5)通過以下公式計算駐車制動拉索的負載效率：

式中 ：ηf為負載效率；F2為輸出端所測得的力值；F1為輸入端力值。

(6)通過以下公式計算駐車制動拉索的行程效率：

式中：ηy為行程效率；y1為測得的輸出端位移；y0為輸入端位移；y2為輸入端塑性變形量。

3 總結(jié)

文中采用實車布置方式測試駐車制動拉索的負載效率及行程效率，更加接近整車布置情況，大大增加了測試結(jié)果的可靠性，給整車布置工作帶來很大的參考價值。由于試驗臺架增加了力傳感器與位移傳感器，以及計算機軟件，使得測試操作過程更加方便，測試結(jié)果更加可靠，并且可以得到力與位移的曲線圖，給研發(fā)分析工作提供數(shù)據(jù)支持。