駐車制動(dòng)拉索實(shí)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(yuǎn)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(diǎn)。例如，常見的拉索總成有選換擋拉索、駐車制動(dòng)拉索、油門拉索等。但是拉索存在一個(gè)負(fù)載效率和行程效率的問題，如果這兩個(gè)效率過低則不便于汽車中的遠(yuǎn)距離控制，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致汽車失控。駐車制動(dòng)拉索作為駐車操縱機(jī)構(gòu)與駐車制動(dòng)器之間的連接機(jī)構(gòu)，對駐車制動(dòng)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(xiàng)重要因素，若拉索效率低下，不但操作人員感覺費(fèi)力，而且不能有效地駐車，給司乘人員帶去嚴(yán)重的安全隱患。本文作者針對這個(gè)問題設(shè)計(jì)了一個(gè)基于駐車?yán)餍蕼y試的試驗(yàn)臺(tái)架，由電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng),使拉索移動(dòng)，用負(fù)載彈簧來模擬拉索活動(dòng)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(dòng)端的拉力和位移，準(zhǔn)確地計(jì)算出駐車制動(dòng)拉索的負(fù)載效率和行程效率。

1 非實(shí)車布置試驗(yàn)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(shí)，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(gè)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(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)車用拉索的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化，中華人民共和國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)定了車用拉索的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法以及檢驗(yàn)規(guī)則等。在標(biāo)準(zhǔn)中,對于車用拉索的負(fù)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(yàn)過程中使用測力計(jì)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(shí)際使用的情況，已經(jīng)不能滿足一些汽車廠家的開發(fā)驗(yàn)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(jià)值不大。基于上述的情況，很有必要考慮設(shè)計(jì)一個(gè)能夠針對具體某種車用拉索的效率試驗(yàn)臺(tái)。

2 實(shí)車布置效率測試方法介紹

為了實(shí)現(xiàn)在汽車內(nèi)部駕駛位上能操縱汽車各個(gè)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(dòng)機(jī)節(jié)氣門之間用于汽車加速的拉索，以及手剎與制動(dòng)器之間用于駐車的駐車制動(dòng)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(shí)車布置的方式下測試?yán)餍?因此不能將每一種拉索都進(jìn)行模擬測試。文中在駐車制動(dòng)拉索總成上鎖定進(jìn)行負(fù)載效率及行程效率的測試，目的明確且容易實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)過程中只需要盡量以駐車制動(dòng)拉索的布置參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，模擬駐車制動(dòng)拉索在駐車制動(dòng)操作過程中的情況,測量出駐車制動(dòng)拉索總成的輸入端和輸出端的力值和位移，根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)中所用到的公式進(jìn)行計(jì)算，可以得到駐車制動(dòng)拉索總成實(shí)車布置的負(fù)載以及行程效率。

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

駐車制動(dòng)拉索綜合性能試驗(yàn)臺(tái)帶拉、壓兩種工作模式，包含負(fù)載彈簧、位移傳感器、力傳感器、拉力電機(jī)、計(jì)算機(jī)等設(shè)備。電機(jī)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(yàn)速度為1～50 mm/min，試驗(yàn)臺(tái)能滿足駐車制動(dòng)拉索總成的實(shí)車布置要求。

2.1.1 輸入端

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

2.1.2 輸出端

輸出端的功能是將駐車制動(dòng)拉索的負(fù)載端與一個(gè)模擬負(fù)載進(jìn)行連接，從而來模擬駐車制動(dòng)過程中的阻力。在這個(gè)組成部分里面，選用負(fù)載彈簧來模擬阻力，因?yàn)閺椈赏庑涡∏杀阌诎惭b，并且能夠很好地模擬實(shí)車使用過程中的制動(dòng)阻力。

2.1.3 中間固定機(jī)構(gòu)

眾所周知，因?yàn)槔鞅旧砭哂腥彳浶?并且在整車裝配過程中由于布置的需要,駐車制動(dòng)拉索需要被彎曲成一個(gè)又一個(gè)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(shí)現(xiàn)手剎操縱機(jī)構(gòu)和駐車制動(dòng)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(tái)架試驗(yàn)過程中,在安裝測試樣件的時(shí)候往往需要中間固定機(jī)構(gòu)來將拉索固定住，這樣才能實(shí)現(xiàn)臺(tái)架試驗(yàn)與整車布置完全一致，也能避免駐車制動(dòng)拉索在測試過程中的不穩(wěn)定和晃動(dòng)。

2.1.4 數(shù)據(jù)記錄

任何一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)過程中，最核心的就是測試數(shù)據(jù)的處理。在試驗(yàn)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(dòng)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(yàn)中的參數(shù)。在測試過程中，需要測量的參數(shù)有4個(gè)：輸入端的力值和位移，輸出端的力值和位移。該設(shè)計(jì)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(dòng)端和被動(dòng)端。最后計(jì)算時(shí)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(yàn)樣件

(1)根據(jù)驗(yàn)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(dòng)拉索總成的測試。

(2)駐車制動(dòng)拉索總成應(yīng)按照規(guī)定程序批準(zhǔn)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(yàn)方法

2.3.1 試驗(yàn)條件

在室溫(23±2) ℃下試驗(yàn)。

2.3.2 試樣裝配

(1)將駐車制動(dòng)拉索總成上的回位彈簧去除,按照實(shí)車布置裝配在試驗(yàn)臺(tái)上,裝配所使用的連接器、平衡器、線夾和導(dǎo)向掛鉤均為實(shí)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(shí)撓曲變形。

(3)將駐車制動(dòng)拉索前端通過一個(gè)力傳感器和一個(gè)位移傳感器與拉力電機(jī)連接。

(4)將駐車制動(dòng)拉索后端通過一個(gè)力傳感器和一個(gè)位移傳感器與負(fù)載連接。

(5)拉索按實(shí)車安裝狀態(tài)布置。任意兩個(gè)安裝點(diǎn)及主動(dòng)端和被動(dòng)端的相對位置必須和實(shí)車狀態(tài)一致。其實(shí)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(yàn)步驟及結(jié)果記錄

(1)使用一個(gè)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(dòng)拉力電機(jī)，輸入一個(gè)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(dòng)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(dòng)拉索輸出端的位移y1及輸入端的位移y0。

(4)操縱拉力電機(jī)回到零位(120 N)，記錄此時(shí)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(jì)算駐車制動(dòng)拉索的負(fù)載效率：

式中 ：ηf為負(fù)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(jì)算駐車制動(dòng)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(shí)車布置方式測試駐車制動(dòng)拉索的負(fù)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(jià)值。由于試驗(yàn)臺(tái)架增加了力傳感器與位移傳感器，以及計(jì)算機(jī)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。