商用車(chē)S-凸輪鼓式制動(dòng)器用制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂功能穩(wěn)定性測(cè)試方法

李厚情，鄭輝鵬

（1.隆中控股集團(tuán)有限公司，臺(tái)州 317600； 2.Volvo Group ，上海 201206）

商用車(chē)S-凸輪鼓式制動(dòng)器用制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂功能穩(wěn)定性測(cè)試方法

李厚情1，鄭輝鵬2

（1.隆中控股集團(tuán)有限公司，臺(tái)州 317600； 2.Volvo Group ，上海 201206）

本文基于SAE J1462MAY 94 《（R） EXTERNAL AUTOMATIC SLACK ADJUSTER TEST PROCEDURE》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)自動(dòng)調(diào)整臂功能耐久性測(cè)試方法，通過(guò)對(duì)自動(dòng)調(diào)整臂功能耐久性測(cè)試參數(shù)的分析，指出傳統(tǒng)測(cè)試方法的缺陷與不足。在此基礎(chǔ)上介紹了一種新的實(shí)用檢測(cè)評(píng)價(jià)方法——自動(dòng)調(diào)整臂功能穩(wěn)定性測(cè)試方法。

散差；測(cè)試；量化評(píng)價(jià)

李厚情

畢業(yè)于武漢工學(xué)院專(zhuān)用車(chē)輛專(zhuān)業(yè)。主要從事鼓式制動(dòng)器研究與開(kāi)發(fā)、汽車(chē)制動(dòng)間隙自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)研究及其與整車(chē)的匹配、盤(pán)式制動(dòng)器研究與開(kāi)發(fā)工作。曾獲6項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利，2項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利。

引言

商用車(chē)S-凸輪鼓式制動(dòng)器用制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂（以下簡(jiǎn)稱(chēng)自動(dòng)調(diào)整臂）能及時(shí)將因摩擦片磨損、制動(dòng)鼓熱膨脹導(dǎo)致變大的制動(dòng)間隙調(diào)小，使制動(dòng)間隙穩(wěn)定在一個(gè)“散差”內(nèi)，從而很大程度上提高了商用車(chē)的制動(dòng)性能，保證了行車(chē)安全。正是由于該優(yōu)點(diǎn)，包括中國(guó)在內(nèi)，各國(guó)陸續(xù)頒布相關(guān)的商用車(chē)制動(dòng)法規(guī)，強(qiáng)制全部或部分車(chē)輛標(biāo)配“制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整裝置”。

在我國(guó)自GB12676-1999頒布以來(lái)，自動(dòng)調(diào)整臂研究與制造得到快速發(fā)展。有些企業(yè)的產(chǎn)品性能甚至站在了國(guó)際先進(jìn)水平行列，但大部分制造商還處于低水平的仿制階級(jí)，魚(yú)目混珠，給司乘人員的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了極大的安全隱患。

如何快速、正確甄別調(diào)整臂的功能穩(wěn)定性和可靠性，并進(jìn)行定量評(píng)價(jià)呢？本文介紹了一種有效的檢測(cè)方法，為自動(dòng)調(diào)整臂的檢測(cè)與評(píng)價(jià)提供了依據(jù)。

1　標(biāo)準(zhǔn)要求的介紹

目前，關(guān)于自動(dòng)調(diào)整臂標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際上廣泛認(rèn)可的還是SAE J1462 MAY 94《（R） EXTERNAL AUTOMATIC SLACK ADJUSTER TEST PROCEDURE》標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)SAE J1462）。

在SAE J1462標(biāo)準(zhǔn)中，第6.3.6和7.2.1兩條提到了“以模擬剎車(chē)片磨損”功能。第6.3.6條內(nèi)容是“蝸輪在以每250次循環(huán)0.5°的比率沿負(fù)荷加載的同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以模擬剎車(chē)的磨損”；第7.2.1條內(nèi)容是“每制動(dòng)160次，蝸輪應(yīng)沿制動(dòng)加載方向轉(zhuǎn)動(dòng)0.5°，以模擬商用車(chē)制動(dòng)時(shí)摩擦片的磨損”。

商用車(chē)正常運(yùn)行時(shí)，隨著摩擦片的磨損，制動(dòng)間隙會(huì)變大。為了消除變大的制動(dòng)間隙，需轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整臂蝸桿以驅(qū)動(dòng)蝸輪和凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使蝸輪和凸輪軸的初始位置沿制動(dòng)加載方向向前轉(zhuǎn)到一個(gè)新位置——這是自動(dòng)調(diào)整臂的基本功能。

為了模擬這樣的工況，試驗(yàn)設(shè)備（或者人工方式）需要每間隔“一定的制動(dòng)次數(shù)”將“模擬制動(dòng)間隙”變大，間隙變大的量與蝸輪轉(zhuǎn)過(guò)0.5°減小的間隙量相等。這樣，在后續(xù)的制動(dòng)和釋放過(guò)程中，自動(dòng)調(diào)整臂會(huì)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)蝸輪和凸輪軸向制動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)0.5°，將變大的間隙消除掉，從而確保氣室制動(dòng)行程穩(wěn)定在一個(gè)“散差”范圍內(nèi)。

既然是“范圍”，就有上下限要求。

在SAE J1462標(biāo)準(zhǔn)中，第6.3.3和7.1.3兩條中要求“安裝一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置以便當(dāng)杠桿長(zhǎng)度為152.4mm處最大行程超出6.4mm時(shí)中斷試驗(yàn)”。這里的意思是：在載荷恒定的前提下， 隨著制動(dòng)間隙的放大與自動(dòng)調(diào)整，氣室的制動(dòng)行程會(huì)發(fā)生波動(dòng)（見(jiàn)圖3）。在試驗(yàn)全程中，會(huì)有最大值和最小值，二者之差不能超出6.4mm。

在自動(dòng)調(diào)整臂功能耐久測(cè)試過(guò)程中，在加載扭矩穩(wěn)定的前提下，氣室制動(dòng)行程會(huì)發(fā)生波動(dòng)，氣室制動(dòng)行程的最大值與最小值之差，這里定義為“散差”。散差越小說(shuō)明自動(dòng)調(diào)整功能越穩(wěn)定，反之則表明自動(dòng)調(diào)整功能越不穩(wěn)定。

2　傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法介紹

隨著自動(dòng)調(diào)整臂技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外一些著名的專(zhuān)業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、主機(jī)廠、調(diào)整臂制造商都組建了試驗(yàn)室，展開(kāi)了檢測(cè)工作。

各個(gè)試驗(yàn)室檢測(cè)方法雖各有千秋，但為實(shí)現(xiàn)SAEJ1462標(biāo)準(zhǔn)中“安裝一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置以便當(dāng)杠桿長(zhǎng)度為152.4 mm處最大行程超出6.4 mm時(shí)中斷試驗(yàn)”的要求，基本上都是按圖1所示的方法來(lái)配置的。

試驗(yàn)時(shí)，先按要求將調(diào)整臂裝好在臺(tái)架上，然后制動(dòng)若干次，待確認(rèn)自動(dòng)調(diào)整臂將制動(dòng)間隙調(diào)整穩(wěn)定后，在氣室制動(dòng)終點(diǎn)位置距離自動(dòng)調(diào)整臂前方6.4 mm處安裝一個(gè)開(kāi)關(guān)。這樣，在試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)氣室制動(dòng)行程向前增大值超過(guò)6.4 mm時(shí)，就會(huì)觸動(dòng)開(kāi)關(guān)而使試驗(yàn)終止。

筆者經(jīng)過(guò)大量的測(cè)試獲得了足夠的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)“傳統(tǒng)的測(cè)試方法”有兩個(gè)不足之處。

第一個(gè)不足：安裝開(kāi)關(guān)裝置時(shí)，是假定了初次行程為氣室制動(dòng)行程的最小值。如果不是最小值，那么自動(dòng)調(diào)整臂的“散差”將會(huì)大于6.4 mm，會(huì)將“不合格”誤判為“合格”。

第二個(gè)不足：“散差”具體數(shù)據(jù)測(cè)量不到，只能得出“合格”與“不合格”兩個(gè)答案，不能對(duì)自動(dòng)調(diào)整臂的功能穩(wěn)定性和有爭(zhēng)議的質(zhì)量事故進(jìn)行量化評(píng)價(jià)。

3　自動(dòng)調(diào)整臂功能測(cè)試新方法的介紹

為了深入研究自動(dòng)調(diào)整臂的性能，筆者設(shè)計(jì)并制造了一款新型的自動(dòng)調(diào)整臂功能耐久試驗(yàn)臺(tái)。見(jiàn)圖2所示。

該試驗(yàn)臺(tái)利用氣壓傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器、伺服電機(jī)、氣壓伺服調(diào)節(jié)閥等原器件，在計(jì)算機(jī)的監(jiān)控下進(jìn)行工作。由計(jì)算機(jī)將每一次制動(dòng)時(shí)的氣壓、扭矩、氣室制動(dòng)行程、凸輪轉(zhuǎn)角等參數(shù)進(jìn)行采集，并進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算和條件判斷，同時(shí)并將這些數(shù)據(jù)保存下來(lái)，供分析用。

測(cè)試方法：按SAE J1462的第7條款進(jìn)行。為了能快速出結(jié)果，本次測(cè)試將摸擬間隙放大的周期由160次改為50次，測(cè)試總次數(shù)為5 050次，加載力矩為880 Nm。筆者將其定義為“自動(dòng)調(diào)整臂功能精度測(cè)試方法”。

下面是利用該裝置對(duì)兩件不同廠商的同一型號(hào)的調(diào)整臂進(jìn)行功能耐久測(cè)試的測(cè)試結(jié)果。樣件編號(hào)及測(cè)試參數(shù)見(jiàn)表1。

試驗(yàn)結(jié)束后，將每一次制動(dòng)時(shí)氣室制動(dòng)行程最大值統(tǒng)計(jì)出來(lái)，繪制成圖3所示的“調(diào)整臂功能耐久測(cè)試曲線(xiàn)圖”。通過(guò)對(duì)參數(shù)與曲線(xiàn)的變化分析，得出了二個(gè)結(jié)論。

結(jié)論一：氣室初次制動(dòng)行程不一定是最小行程。

兩件調(diào)整臂在初始測(cè)試穩(wěn)定后，氣室制動(dòng)行程相當(dāng)。兩件樣件測(cè)試的初始行程均為52.5 mm，隨著制動(dòng)循環(huán)的進(jìn)行，調(diào)整臂開(kāi)始對(duì)制動(dòng)間隙進(jìn)行調(diào)整，其行程逐次減小。當(dāng)?shù)降?9次制動(dòng)時(shí)，兩件產(chǎn)品的行程均穩(wěn)定下來(lái)，直到149次。穩(wěn)定時(shí)行程分別為37.8 mm、39.5 mm，但這并不是最小值。兩件產(chǎn)品在測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)的氣室制動(dòng)行程最小值分別是35.4 mm和39.2 mm，出現(xiàn)的時(shí)間分別是第4 924次和233次。說(shuō)明氣室制動(dòng)行程的最小值不是初始穩(wěn)定時(shí)的行程值。

很顯然，依傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，以69次的氣室制動(dòng)行程為依據(jù)來(lái)安裝“終止開(kāi)關(guān)”，那等于將評(píng)價(jià)指標(biāo)放大了，而不是≤6.4 mm了。

結(jié)論二：該裝置能自動(dòng)測(cè)量出氣室制動(dòng)行程最大值與最小值，給出具體的散差值，對(duì)產(chǎn)品性能實(shí)現(xiàn)量化評(píng)價(jià)。

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(gè)“合格”與“不合格”的定性評(píng)價(jià)。

氣室制動(dòng)行程與制動(dòng)間隙是有對(duì)應(yīng)關(guān)系的，有了散差的具體數(shù)據(jù)，就可以對(duì)間隙的變化進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而對(duì)車(chē)輛的制動(dòng)性能帶來(lái)的負(fù)面影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。

目前，國(guó)內(nèi)外主機(jī)廠，對(duì)自動(dòng)調(diào)整臂的檢測(cè)，通常的辦法就是：將調(diào)整臂裝配到車(chē)橋上，先將制動(dòng)間隙放大，然后進(jìn)行摸擬制動(dòng)的動(dòng)作讓調(diào)整臂將間隙進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，待其穩(wěn)定后再對(duì)制動(dòng)間隙進(jìn)行檢測(cè)，合格則通過(guò)。這種方法易被假象所迷惑。

表1　兩款自動(dòng)調(diào)整臂功能耐久測(cè)試參數(shù)表

1#件和2#件，當(dāng)制動(dòng)到第69次時(shí)，兩件產(chǎn)品的行程均穩(wěn)定下來(lái)，穩(wěn)定時(shí)行程分別為37.8 mm、39.5 mm，相差1.7 mm，可以說(shuō)，此時(shí)二者的輸出值均是合格的。但隨后的測(cè)試結(jié)果顯示，2#件散差值達(dá)到了20.9 mm，氣室行程最大值達(dá)到60.1 mm， 此時(shí)的氣室已沒(méi)有什么輸出力可以加載到調(diào)整臂上了，車(chē)輛的安全性可想而知。

另外，如果按SAEJ1462要求進(jìn)行20萬(wàn)次功能耐久測(cè)試，一件測(cè)試完畢，產(chǎn)品報(bào)廢不說(shuō)，時(shí)間上最少需要10天。顯然不適合批量大規(guī)模生產(chǎn)之需。而采用這里介紹的“自動(dòng)調(diào)整整臂功能穩(wěn)定測(cè)試方法”只需7個(gè)小時(shí)左右，就能完成一件產(chǎn)品的測(cè)試，且產(chǎn)品因加載力矩小，制動(dòng)次數(shù)少，而不必報(bào)廢。

結(jié)合上述兩個(gè)結(jié)論，故該測(cè)試方法將有助于各主機(jī)廠快速甄別自動(dòng)調(diào)整臂的優(yōu)劣性。

4　結(jié)束語(yǔ)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)作為商用車(chē)生產(chǎn)大國(guó)，但自動(dòng)調(diào)整臂的應(yīng)用不到10%，其中一個(gè)很重要的因素就是各主機(jī)廠缺少評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和與之相適應(yīng)的檢測(cè)方法。

本文介紹的“自動(dòng)調(diào)整整臂功能精度測(cè)試方法”利用電子技術(shù)，能快速準(zhǔn)確的檢測(cè)出調(diào)整臂“散差值”，有利于各主機(jī)廠快速完成對(duì)自動(dòng)調(diào)整臂的檢測(cè)，有利于對(duì)自動(dòng)調(diào)整臂功能穩(wěn)定性進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，促進(jìn)國(guó)內(nèi)自動(dòng)調(diào)整臂行業(yè)技術(shù)提升與發(fā)展。

［1］GB/T12676-1999《汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法》.

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

［3］CJ/T242-2006《城市客車(chē)外置式制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂》.

［4］《制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)臂的調(diào)節(jié)過(guò)程分析》 作者：董烈錚 1996年第6期《重型汽車(chē)》.

［5］《汽車(chē)S凸輪鼓式制動(dòng)器間隙自動(dòng)調(diào)整臂與整車(chē)的匹配研究》 作者：李厚情2003年第4期《城市車(chē)輛》.

專(zhuān)家推薦

鄧祖國(guó)：

本文在商用車(chē)S-凸輪鼓式制動(dòng)器用制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂功能測(cè)試方法中具有一定的創(chuàng)新性，為此產(chǎn)品的檢測(cè)提供了一種具有相當(dāng)參考及使用價(jià)值的檢測(cè)方法。

Functional Stability Testing Method for S-Cam Brake -Slack adjuster Brake clearance in Commercial Vehicle

LI Hou-qing1， ZHENG Hui-peng2
（1. LongZhong Holoding Group Co.，Ltd.Taizhou 317600， China ； 2.Volvo Group， Shanghai 201206， China）

Based on Standard SAE J1462 MAY 94 《（R） EXTERNAL AUTOMATIC SLACK ADJUSTER TEST PR OCEDURE》， Weintroduce one new kind of evaluation method-- functional accuracy of testing for Auto Slack Adjuster. The analysis of the durability data point out the disadvantages of the traditional testing method.

Scatter Difference； Test； Quantitative Evaluation

U467.3

A

1005-2550（2015）03-0013-04

10.3969/j.issn.1005-2550.2015.03.003

2014-09-30