汽车手刹驻车制动系统试验台架设计

韦江宁，陈敦佳

（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.柳州市产品质量检验所，广西 柳州545006）

1　设计目的

汽车手刹驻车制动系统应能确保汽车驻车制动的可靠性，特别是在驻坡时不能出现溜坡这种危险情况发生，现其可靠性验证主要依赖于整车道路试验。但整车道路试验的驻坡次数有限，不能充分验证其耐久可靠性，且试验周期较长，不利于系统的设计开发。现亟须通过台架试验，在短期内实现充分验证其耐久可靠性，为手刹驻车制动系统的设计开发提供验证支持，提供设计效率。

2　汽车手刹驻车制动系统

汽车手刹驻车制动系统由手刹，左右拉索、后制动器、后制动盘、后轮毂等零件组成，如图1所示。汽车停止后，驾驶员拉起手刹，带动拉索驱动制动器夹紧制动盘，防止汽车轮毂转动，实现驻车制动；当汽车要启动时，驾驶员按下手刹解锁按钮放下手刹，带动拉索驱动制动器松开对制动盘的夹紧，解除驻车制动。

图1　驻车制动系统的组成

汽车在斜坡上行驶时，驾驶员踩刹车停车后，拉起手刹实现驻坡，此时汽车所受重力沿斜坡向下的分力对轮毂产生向下的溜坡转矩，拉起手刹后制动器的制动转矩应与溜坡转矩相平衡，避免汽车下滑溜坡。汽车手刹驻车制动系统应确保在最极限的条件下，即汽车为设计满载重量，在设计最大驻车坡度上驻车制动的可靠性。

汽车满载状态下在设计最大驻车坡度上溜坡转矩的计算公式：

式中：M为溜坡转矩；m为汽车满载质量；θ为设计最大驻车坡度；R为车轮静半径。

3　试验台架设计

3.1　试验台架设计要求

为了实现对手刹驻车制动系统的可靠性验证，试验台架需将手刹驻车制动系统所有零件按实车布置要求集成安装，并模拟驾驶员拉起手刹、解锁放下手刹的循环动作，在驻车制动时按汽车满载状态下在最大设计坡度上驻坡所受的溜坡转矩对轮毂进行加载，对手刹驻车制动系统的耐久可靠性进行充分验证。

3.2　设计

设计的试验台架由以下三部分组成：1）后轮毂安装及转矩加载机构；2）手刹安装及操纵机构；3）拉索安装装置。

3.2.1后轮毂安装及转矩加载机构设计

如图2所示，后轮毂安装在支架上，依次与法兰盘、扭矩传感器、减速器、伺服电机、角度传感器连接；整个机构安装在安装板上，便于调整安装位置；由伺服电机对轮毂加载转矩，模拟汽车满载状态下在最大设计坡度上驻坡所受的溜坡转矩；加载保持规定时间，由角度传感器进行监控，轮毂转动角度不能超过规定角度，否则判定试验失败。

图2　后轮毂安装及转矩加载机构

3.2.2手刹安装及操纵机构设计

如图3所示，手刹安装在安装块上，托架可调整安装高度，确保满足实车布置安装要求；分别采用手刹作动器和解锁作动器，通过组合夹具安装在手刹上，装夹满足标准 GMW14376《Parking Brake Durability Test》要求；组合夹具可延槽向调整位置，可满足不同形状、大小的手刹操纵臂的装夹要求；组合夹具装夹在手刹操纵臂前端，确保解锁作动器正常操作手刹解锁按钮；按驾驶员操纵手刹的角度安装手刹作动器；由PLC顺序控制手刹作动器、伺服电机和解锁作动器，实现手刹拉起制动→加载转矩→卸载转矩→制动解锁放下手刹的循环动作。

图3　手刹安装及操纵机构

3.2.3拉索安装装置设计

（1）拉索安装装置如图4所示。由于拉索实车走向蜿蜒曲折，安装点众多复杂，为满足实车布置安装要求，设计角度板、安装架、底板、安装条、支架等安装装置；利用平台的纵向槽、横向槽，方箱的长槽，方型材的长槽，实现多个自由度的调节；在平台上通过调整方箱、托架、角度板、安装架、安装条、型材、支架、底板的位置，确保满足拉索的实车布置安装要求；拉索安装满足标准QC/T 29101-92《汽车用拉索总成》要求；可以按照GMW15347《Parking Brake Calbe Test》要求在拉索输入端和输出端接入力传感器和位移传感器，测试拉索实车布置状态下的负载效率和行程效率。

图4　拉索安装装置

4　汽车手刹驻车制动系统试验台架安装及试验操作

（1）按实车布置要求安装驻车制动系统所有零件、手刹作动器、解锁作动器，分别在左、右后轮毂上安装法兰盘、扭矩传感器、减速器、伺服电机、角度传感器，安装后的汽车手刹驻车制动系统试验台架如图5所示。

图5　汽车手刹驻车制动系统试验台架

（2）调整手刹作动器，达到标准GMW14376所要求手刹拉力值F和手刹行程。

（3）计算汽车满载状态下在设计最大坡度θ上驻坡时由重力产生的溜坡力矩M.

（4）开启试验，循环模式为：手刹拉起制动→加载转矩M，保持3 s→卸载转矩M→制动解锁放下手刹进行试验，试验过程中轮毂旋转角度不能超过规定角度，否则判定试验失败。

（5）按照标准GMW14376要求的各手刹拉力完成相应循环次数。

（6）试验完成后，制动灯开关应能正常工作；解锁按钮操作正常，释放后不出现堵塞；拆解零件，要求手刹齿爪、解锁按钮、拉索、制动器等无过度磨损、破裂等现象。

5　结束语

本设计试验台架已在本公司零部件试验室安装并投入应用，实现了用较短的试验周期对手刹驻车制动系统的可靠性验证，达到了很好的验证效果，为手刹驻车制动系统的设计开发提供有力的验证支持，大大提高了设计开发效率。且试验台架结构简捷，试验费用低，实现了较好的经济性。

参考文献：

[1]GeneralMotors Corporation，GMW14376，Parking Brake Durability Test[M].USA，General Motors Corporation，2006.

[2]General Motors Corporation，GMW15347，Parking Brake Cable Test[M].USA，General Motors Corporation，2006.

[3]中国汽车工业总公司，QC/T 29101-92，汽车用拉索总成[M].北京：中国汽车技术研究中心汽车标准化研究所，1993.