试谈汽车制动间隙自动调整臂的性能指标

laoxiang21

内容提要：本文探讨汽车制动间隙自动调整臂应具备的性能及其指标。
关键词：汽车  制动  调整臂  性能
汽车制动间隙自动调整臂（以下简称自动调整臂）是汽车中的关键部件，为了提高车辆的使用安全性，我国在1999年1月8日发布了GB12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》国家标准，其中对汽车制动系统的性能及试验提出了完善的要求，并规定于3年后强制废除手动机械调整臂，并要求运行车辆的制动系统必须对制动器的磨损应能自动调整。对于自动调整臂，目前我国尚无相应的国家标准及行业标准，为了加快我国自动调整臂的科研与制造，现提出自动调整臂应具备的性能及其指标，与同行共同探讨。
1 汽车制动间隙的手动调整和自动调整
以前，我们都使用手动机械调整臂，当制动蹄摩擦片磨损后，蹄鼓间隙加大，制动逐渐失效，此时必须采取手动调整的方法，缩小蹄鼓间隙，并使同一台车的各半轴的蹄鼓间隙基本保持一致，这样既保证了汽车有可靠的制动性能，又保证了汽车在制动时不跑偏。自动调整臂具备的性能应与手动调整臂的性能要求一致，只是变手动调整为自动调整而已。因此，要求自动调整臂必须对制动系统的各种变化同步感知，并自动做出相应的判断，下达指令进行调整。
2 相关术语
2.1 蹄鼓间隙
蹄鼓间隙是指汽车气动鼓式制动器中，在制动完全解除、制动气室推杆退回到最后位置时，制动蹄摩擦片外表面与制动鼓内表面之间的间隙。因该间隙各处不同，本处所指为其平均间隙，即在摩擦片圆弧段长度中点处的间隙。
2.2 蜗杆反转
自动调整臂的蜗杆按放大蹄鼓间隙的方向旋转。
2.3 蜗杆正转
自动调整臂的蜗杆按缩小蹄鼓间隙的方向旋转。
2.4 摆臂R
自动调整臂蜗轮孔中心与柄部连接叉销孔中心的连线。
2.5 摆臂R的摆角
自动调整臂在制动过程中，摆臂R围绕凸轮轴中心线摆动，以制动气室的推杆退回至最后端时，摆臂R的位置为起点，到制动气室推杆推出某一距离摆臂R的新位置为终点，摆臂Ｒ扫描过的角度。
2.6 室臂角
制动气室推杆轴线与摆臂R之间的夹角。
2.7 蹄鼓间隙的正常值
在制动完全解除时蹄鼓间隙的设计值。
3 自动调整臂应具备的性能及其指标
3.1 过大蹄鼓间隙的调整
通常安装自动调整臂时，先要将蹄鼓间隙调为零，然后再将蜗杆反转0.75～1圈，用来放大蹄鼓间隙，此时的蹄鼓间隙稍大于正常值；但有时安装操作者可能反转大于1圈，此时将产生过大的蹄鼓间隙，如果超过的数值太大，将无法进行调整，甚至造成调整臂的损坏。自动调整臂要通过数次模拟制动，将已放大的蹄鼓间隙调整为正常值。本项性能是规定在安装自动调整臂时，允许的最大蹄鼓间隙数值和最多调整次数。最大蹄鼓间隙数值及正常值均可视具体情况，用折算后的制动气室推杆的行程或自动调整臂摆臂R的摆角来表示。
3.2 正常蹄鼓间隙不调整
此项为自动调整臂的重要性能，以防止调整臂过调，使蹄鼓间隙变小，造成摩擦阻力增加、摩擦面发热，甚至抱死。自动调整臂在制动蹄摩擦片没有磨损、蹄鼓间隙为正常值时，无论按什么规律制动，制动气室有多大推力，制动多少次，蹄鼓间隙均维持为正常值，没有发生变化（微观变化不计），实际表现为在最大制动力时，制动气室推杆的行程或摆臂R的摆角没有发生变化。本项指标应规定其微观上的允许变动量，该变动量越小，说明其蹄鼓间隙始终与正常值相差不大；当然，该变动量过小，也无实际意义。本项的数值可以用制动气室推杆的最大行程或摆臂R的最大摆角作为基本参数，加上公差来表示。
3.3 由于正常磨损造成的蹄鼓间隙的增大应及时调整为正常值
此项为自动调整臂的重要性能，以保证汽车在行驶中，各半轴的蹄鼓间隙均为相同的正常值，汽车制动性能良好，制动时不会跑偏。汽车在行驶过程中不断地制动，制动蹄摩擦片也随之逐渐磨损，自动调整臂应能感知本身磨损的程度，当磨损到一定量时，应及时给予其等量的补偿，使各半轴的蹄鼓间隙又都恢复为正常值。本项性能应在不同状态、不同频率的制动中，较长时间地跟踪测试。例如：SAE（美国汽车工程师学会）规定的试验条件非常详尽具体，包括试验扭矩、制动气室气压、每个试验周期内不同制动状况所占的比例、周期次数、环境温度等实际运行中的各种真实情况。试验台应具备上述各种条件的模拟功能。本项指标值的幅度即为前述的“一定量”,即从上一次调整结束到下一次调整开始前，蹄鼓间隙的绝对增加量。该值过大，则表示调整精度不好，同一个自动调整臂或同一台车各半轴的自动调整臂，在不同状况不同时期，其摆臂R的最大摆角不能稳定在一个较小的范围内，即实际蹄鼓间隙与蹄鼓间隙的正常值相差较大。本项指标表达方式同3.2，允许数值可与3.2相同或略大一些。
3.4 蜗杆正转扭矩
蜗杆正转是为了使调整臂在调整时减小蹄鼓间隙，如果正转扭矩比较小，说明调整臂设计的好，容易进行调整。尤其是对于在回位进行调整的调整臂，有的设计传动链长、摩擦大，解除制动后，气室不能克服过大的阻力退回到原位，不得已还要在调整臂柄部附加回位弹簧，使调整臂变得复杂。自动调整臂应规定允许蜗杆正转扭矩的数值，一般只给出最大值。
3.5 蜗杆反转扭矩
蜗杆反转是为了能在安装自动调整臂时放大蹄鼓间隙，与调整臂的调整功能无关。蜗杆反转扭矩过大，会使人工进行反转作业时不便，而且也使调整臂过度磨损。有的调整臂由于设计结构的原因，不得已采用较大的蜗杆反转扭矩，并明确指出当蜗杆反转扭矩小于某数值时，调整臂就要报废，因此，这也成为影响调整臂寿命的主要原因。例如：Haldex（瀚德国际贸易有限公司）的一款调整臂，规定蜗杆反转扭矩必须大于18N·m,否则表明调整臂已损坏，实际上这最小值18N·m在操作中已感到很吃力。有的调整臂，蜗杆反转扭矩不能过小，否则起不到防逆转的作用，有可能使调整臂失效。因此，本指标应根据不同的设计方案，在许可的范围内，采用较小值为佳。一般只规定下限，即不小于某一数值。
3.6 制动时的室臂角
汽车在制动气室以最大推力制动时，包括弹性变形在内的室臂角应在90°左右为好，尤其是在紧急制动时更为重要，此时制动力矩达到最大值。此角度可通过连接叉与制动气室推杆之间螺纹的允许安全旋合长度作少量调整，但主要是由调整臂设计决定。特别要指出的是，此时制动气室推杆的行程必须是在最大推力范围的中部。例如：CAFF（卡福汽车制动转向系统有限公司）生产的24/24系列制动气室，其最大推力为7000N时的行程范围是25～45mm。SAE规定气压为0.856MPa时，制动气室的行程不得超过44.45mm。本项指标应有允许的变化幅度，建议该数值是以90°为中心对称分布。
4 结束语
目前我国自动调整臂的研制比较混乱，大有蜂拥而上之势，有资料统计，从事这方面工作的企业共有40余家，设计不同，性能各异,市场占有率都不大。自动调整臂不是一个孤立的产品，一种类型的调整臂能够适合各种车型几乎是不可能的。它的性能与安装它的主机有很大关系，最好是针对特有的车型进行专门设计。本文的论述，极有可能对某些自动调整臂不完全适合，甚至完全不适合，因此，提出一个统一的性能指标是很困难的。但不论自动调整臂的结构如何，其基本的功能应该是一致的。自动调整臂除了性能试验以外，还要经过温度、粉尘、防腐、耐久性、静扭矩、动态及寿命等多项试验，这都需要有一个统一的标准，看来我们还有很漫长的路要走。所以为了规范设计，促进我国的自动调整臂产业健康快速地发展，必须抓紧制订统一的产品标准。