轻卡驻车制动系统性能计算及校核

轻卡驻车制动系统性能计算及校核
吴耀斌;唐庆伟;郭志强;潘兴旺;高华发
【摘要】文章以我司H01轻卡中央鼓式驻车制动器开发为例,介绍轻卡驻车制动系统国家法规相关要求,影响驻车制动性能的因素以及如何进行驻车制动系统性能的
计算与校核.
【期刊名称】《汽车实用技术》
【年(卷),期】2017(000)008
【总页数】3页(P159-161)
【关键词】驻车制动器;驻车手柄行程
【作者】吴耀斌;唐庆伟;郭志强;潘兴旺;高华发
【作者单位】奇瑞汽车河南有限公司,河南开封 475000;奇瑞汽车河南有限公司,河南开封 475000;奇瑞汽车河南有限公司,河南开封 475000;奇瑞汽车河南有限公司,河南开封 475000;奇瑞汽车河南有限公司,河南开封 475000
【正文语种】中文
【中图分类】U467
CLC NO.:U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-159-03
汽车驻车制动系统作为制动系统一个单元，对汽车行驶安全具有重要作用。

影响汽车驻车性能的主要因素有两个，一个是在规定驻车操纵力下产生的制动力矩，一个是操纵驻车制动装置下工作行程。

本文将从这两方面通过计算分析驻车制动性能。

根据GB12676《汽车制动系统结构、性能和试验方法》中对于轻卡（N1、N2类）
驻车制动系统要求如下：
a、驻车制动系统必须使满载车辆停在18%的坡道上（上坡或者下坡）；
b、驻车制动是手控制的，控制力不得超过600N、是脚控制的，控制力不得超过700N；
c、当驻车制动与应急制动共用同一装置时，其满载制动平均及停车前瞬时减速度不得小于1.5m/s2，对于驻车与行车不共用同一衬片的N1车辆，其平平均减速度不得小于2.0m/s2，停车前瞬间不得小于1.5m/s2。

应急制动是手控制的，控制力不得超过600N、是脚控制的，控制力不得超过700N。

d、驻车制动的控制装置的安装位置应适当，其操纵装置应有足够的储备行程,一般应在操纵装置全行程的三分之二以内产生规定的制动效能；驻车制动机构装有自动调节装置时允许在全行程的四分之三以内达到规定的制动效能。

下面以我司H01车型为例列举下轻卡驻车制动性能计算需要的参数（如表1-表3）。

一般整车厂对于静态驻车能力的计算高于国标，我司轻卡一般以30%的坡度进行计算校核。

3.1 上坡时静态驻车能力的计算
上坡时我们需要核算车本身及制动器本身驻车能力，取其最小值为上坡驻车能力最终数值。

3.1.1 制动器本身驻车能力
对前轮为支点进行力矩分析：
3.1.2 车本身能驻车的最大坡度
当驻车制动器给予力足够大时，其驻车坡度取决于地面给予整车的摩擦力是否满足整车重量沿坡向下分量，即
联合3.1.1的公式得出
a 驻坡坡度Fz2s坡面给予后轮垂直坡面方向的力 Fb2s坡面给予整车的摩擦力，
其它参数见上面表格
带入整车满载参数计算，上坡时整车能驻车角度as= 23.96°，换算成坡度为44.4%＞30%。

如果满载满足设定30%的坡度要求时，需要地面给予后轴车轮摩擦力
Fb2s=21220N。

3.2 下坡时静态驻车能力的计算
下坡时我们需要核算车本身及制动器本身驻车能力，取其最小值为下坡驻车能力最终数值。

3.2.1 制动器本身驻车能力
对前轮为支点进行力矩分析：
3.2.2 车本身能驻车的最大坡度
当驻车制动器给予力足够大时，其驻车坡度取决于地面给予整车的摩擦力是否满足整车重量沿坡向下分量，即
联合3.2.1的公式得出
a 驻坡坡度Fz2x坡面给予后轮垂直坡面的力Fb2x坡面给予整车的摩擦力，其它
参数见上面表格
带入整车满载参数计算，下坡时整车能驻车角度ax=19.1°，换算成坡度为34.6%＞30%
如果满载满足设定30%的坡度要求时，需要地面给予后轴车轮摩擦力
Fb2x=13150.6N。

从上述计算可知，本车能满足满载在30%坡度静态驻车设定目标值（国标为18%）。

3.3 驻车制动器驻车制动力计算
驻车手柄产生的制动力计算：
其中Fb驻车制动力Fp手柄操纵力Kp驻车制动器制动效能因数iq后桥传动比
上述公式说明如下：
当其为轮边布置时，无需后桥将力传动到轮胎上，可以将iq后桥传动比、ηq后桥传动效率设置为1。

由于鼓式驻车制动器形式决定其前进和倒退制动效能因数Kp 不同，因此在上坡和下坡应分别用不同的制动效能因数，如果是盘式驻车制动器Kp相同。

当车辆在30%上坡静态驻车时，Fps=21220*353.5/
(6.5*28*100*4.875*0.9*0.7*0.5)=268N＜600N
当车辆在30%上坡静态驻车时，Fpx=13150.6*353.5/(6.5*
25*100*4.875*0.9*0.7*0.5)=166N＜600N
从上述计算可知，驻车操纵系统的手柄操纵力满足国标设定值要求。

3.4 紧急制动减速度的计算
紧急制动时取驻车制动器和地面给予后轴摩擦力的最小值作为整车所受的摩擦力，具体计算如下：
紧急制动时驻车制动器制动力：
地面给予后轴摩擦力：
在设定手柄力下驻车制动器制动力Fz1=600*6.5*25*
100*4.875*0.9*0.7*0.5/353.5=42354.5N
满载情况下，紧急制动地面给予后轴摩擦力Fz2=5022 *9.8*0.7*（1935.4-
0.7*787）/3360=14195.6N
在紧急制动时，制动力以地面给予的后轴摩擦力为准，
aj=14195.6/5022=2.8m/s2＞1.5 m/s2
从上述计算可知，此规格驻车制动器可满足整车紧急制动要求。

3.5 驻车手柄工作行程计算
则驻车制动器拉到总齿数15齿时拉线总行程LZ=(5.6
+2.5*15)*31.4*3.14/180=23.61mm
驻车制动器磨损到极限时驻车手柄的行程=9.6/0.7= 13.7mm
驻车手柄操作行程与总行程比isb=13.7/23.61=0.58<2/3
从上述计算可知，此规格驻车手柄行程可满足国标关于驻车行程不超过总行程三分之二的要求。

驻车手柄拉动时拉线行程计算公式如下：
通过上述对影响驻车性能的驻车制动器制动力、驻车制动器应对紧急制动的减速度及驻车操纵手柄力及其行程进行计算和校核，我司H01车型配置的200规格的自增力式中央驻车可满足我司设定标准和国家关于驻车制动的要求，此计算方法和公式除了对于中央鼓式制动器外，对于轮边驻车制动器及盘式驻车制动器变更相关参数的数值后同样适用。

【相关文献】
[1] 余志生.《汽车理论》[J].机械工业出版社,2009.
[2] 方咏龙.《汽车制动理论与设计》[Z]国防工业出版社,2005.
[3] B.布勒伊尔 K.比尔著刘希恭译,机械工业出版社,2011.。