CN103277439A - 一种汽车制动间隙调整臂单向离合器的失效检测方法 - Google Patents

一种汽车制动间隙调整臂单向离合器的失效检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车制动间隙调整臂单向离合器的失效检测方法,本发明通过检测制动间隙调整臂的分离力与调整力矩,基于单向离合器的力学特性参数,构建单向离合器的力学模型,计算出维持制动间隙调整臂自调功能正常的蜗杆轴正转力矩、反转力矩的临界值,并将该理想条件下的临界值与上述实际检测出的制动间隙调整臂分离力和调整力矩值相比对,从而判断制动间隙调整臂的正、反转调整力矩检测值是否合格,进而确定制动间隙调整臂的单向离合器是否失效。对不同型号制动间隙调整臂单向离合器进行失效检测时,本发明更符合科学实际。

Description

一种汽车制动间隙调整臂单向离合器的失效检测方法
技术领域
本发明属于自动化技术领域,涉及到一种汽车制动间隙调整臂单向离合器的失效检测方法,可用于汽车制动间隙自调臂单向离合器的失效监测与预报。
背景技术
汽车制动间隙调整臂主要应用在大型公交客车和重载货车上,是在制动衬片磨损的情况下,发挥自动补偿增大的蹄鼓间隙,保证汽车制动系统安全可靠的重要部件。用以预防制动踏板行程增长、制动跑偏和制动力不足等制动失效的发生。
制动间隙调整臂自调功能的正常实现,得益于其内部各机构的精密传动和协同作业。基于对制动间隙调整臂工作原理的分析,制动间隙调整臂单向离合器的性能特性的好坏对自调功能的精度影响最大。其一旦失效,将会导致自调精度降低,甚至完全丧失自调功能,无法传递制动力,造成刹车失灵等现象。目前国内涉及到制动间隙调整臂单向离合器性能评估的检测方法是测试调整力矩,但由于缺乏对制动间隙调整臂结构和关键性能的研究,对调整力矩的检测完全依赖于将厂家的经验值作为产品合格的标准。而在自调臂型号或设计参数发生改变的情况下,无法给出对应参数下的合格标准值,降低了检测的可靠性。通过构建制动间隙调整臂单向离合器的力学模型,计算出制动间隙调整臂自调功能合格的临界条件,并提出了一种将该临界条件作为合格标准值的基于模型的制动间隙调整臂单向离合器失效检测方法,实验验证,该失效检测方法符合不同型号制动间隙调整臂的测试。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提出了一种汽车制动间隙调整臂单向离合器的失效检测方法。
本发明一种汽车制动间隙调整臂单向离合器的失效检测方法,具体包括以下步骤:
步骤一:分离力检测装置检测制动间隙调整臂的分离力;
步骤二:调整力矩检测装置检测制动间隙调整臂的调整力矩值,并计算出正转最大测试扭矩值 
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE002
、反转最大测试扭矩值
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE004
和反转最小测试扭矩值
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE006
步骤三:建立制动间隙调整臂蜗杆轴正转时的模型
制动间隙调整臂单向离合器由离合环、矩形压簧、齿轮组成。矩形压簧的簧丝为长度为
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE008
的方形截面,抗弯截面系数
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE010
有:
蜗杆轴正转时,作用在制动间隙调整臂单向离合器矩形压簧上的力矩
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE014
可以分解为径向力矩M和切向力矩
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE016
,即
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE018
式中,为矩形压簧的螺旋角。设矩形压簧对应材质的抗拉强度的下限值为
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE020
,制动间隙调整臂单向离合器的正转最大测试扭矩值
Figure 484127DEST_PATH_IMAGE002
,由于制动间隙调整臂单向离合器内的矩形压簧的螺旋角很小,可以将矩形压簧的簧丝近似看成弯曲梁,其最大弯曲应力
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE022
可以表示为:
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE024
   
步骤四:建立制动间隙调整臂蜗杆轴反转的模型
制动间隙调整臂单向离合器上的反转力矩
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE026
转换为蜗杆端面齿轮上的反转力,有
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE030
式中,
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE032
为离合环锥齿轮的分度圆直径。
反转力
Figure 47874DEST_PATH_IMAGE028
将会分解成垂直于齿轮端面的压力
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE034
和平行与齿轮端面方向的作用力,
Figure 765294DEST_PATH_IMAGE034
可以进一步分解为蜗杆轴向的推力
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE036
Figure 35870DEST_PATH_IMAGE036
即为分离力值,有:
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE038
式中,
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE040
为模型中齿轮压力角的两倍角。
从而有:
Figure 2013102201462100002DEST_PATH_IMAGE042
步骤五:建立制动间隙调整臂单向离合器的失效模型。
制动间隙调整臂蜗杆轴正转时,矩形压簧不失效的条件为:
Figure DEST_PATH_IMAGE044
Figure DEST_PATH_IMAGE046
为许用应力;制动间隙调整臂蜗杆轴反转时,制动间隙调整臂单向离合器不失效的条件为:反转最小测试扭矩值
Figure 598045DEST_PATH_IMAGE006
应不大于理论计算值;反转最大测试扭距值
Figure 562907DEST_PATH_IMAGE004
应不小于理论计算值
Figure 761807DEST_PATH_IMAGE026
,即:
Figure DEST_PATH_IMAGE048
 。因此,在调整力矩测试过程中,判断制动间隙调整臂单向离合器不失效的公式是:
    步骤六:根据厂家出具的对应型号被检测的制动间隙调整臂各零部件的材料参数,查询制动间隙调整臂单向离合器的矩形压簧对应材料的抗拉强度下限值
Figure 240805DEST_PATH_IMAGE020
步骤七:将步骤1中检测到的对应制动间隙调整臂的分离力、步骤2中检测到的正转最大测试扭矩值
Figure 234169DEST_PATH_IMAGE002
、反转最大测试扭矩值
Figure 926182DEST_PATH_IMAGE004
、反转最小测试扭矩值和查询得到的矩形压簧的抗拉强度下限值
Figure DEST_PATH_IMAGE052
 \* MERGEFORMAT 一并代入到上述制动间隙调整臂单向离合器不失效的公式中进行判断。如果判断结果符合上述制动间隙调整臂单向离合器不失效的公式条件,则被检测的制动间隙调整臂单向离合器未失效;反之则判断被检测的制动间隙调整臂单向离合器已失效。
本发明利用基于制动间隙调整臂单向离合器力学模型的失效检测方法,与传统检测方法相比,能够根据不同结构参数的制动间隙调整臂单向离合器计算出其不失效的正、反转调整力矩的阈值,再根据调整力矩检测装置检测来的制动间隙调整臂的正、反转力矩值与阈值之间的比对,从而判断被测制动间隙调整臂单向离合器是否发生失效。因此,对不同型号制动间隙调整臂进行检测时,基于上述力学模型的汽车制动间隙调整臂单向离合器的失效检测方法更符合科学实际。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
    以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示,本发明一种汽车制动间隙调整臂单向离合器的失效检测方法,具体包括以下步骤:
步骤一:分离力检测装置检测制动间隙调整臂的分离力
Figure DEST_PATH_IMAGE054
 \* MERGEFORMAT ;
步骤二:调整力矩检测装置检测制动间隙调整臂的调整力矩值,并计算出正转最大测试扭矩值
Figure DEST_PATH_IMAGE056
 \* MERGEFORMAT 、反转最大测试扭矩值 \* MERGEFORMAT 和反转最小测试扭矩值
Figure DEST_PATH_IMAGE060
 \* MERGEFORMAT ;
步骤三:建立制动间隙调整臂蜗杆轴正转时的模型
制动间隙调整臂单向离合器由离合环、矩形压簧、齿轮组成。矩形压簧的簧丝为长度为
Figure DEST_PATH_IMAGE062
 \* MERGEFORMAT 的方形截面,抗弯截面系数
Figure DEST_PATH_IMAGE064
 \* MERGEFORMAT 有:
Figure DEST_PATH_IMAGE066
\* MERGEFORMAT 
蜗杆轴正转时,作用在制动间隙调整臂单向离合器矩形压簧上的力矩
Figure DEST_PATH_IMAGE068
 \* MERGEFORMAT 可以分解为径向力矩M和切向力矩
Figure DEST_PATH_IMAGE070
 \* MERGEFORMAT ,即
Figure DEST_PATH_IMAGE072
\* MERGEFORMAT 
式中,
Figure DEST_PATH_IMAGE074
 \* MERGEFORMAT 为矩形压簧的螺旋角。设矩形压簧对应材质的抗拉强度的下限值为
Figure DEST_PATH_IMAGE052A
 \* MERGEFORMAT ,制动间隙调整臂单向离合器的正转最大测试扭矩值
Figure DEST_PATH_IMAGE056A
 \* MERGEFORMAT ,由于制动间隙调整臂单向离合器内的矩形压簧的螺旋角很小,可以将矩形压簧的簧丝近似看成弯曲梁,其最大弯曲应力
Figure DEST_PATH_IMAGE076
 \* MERGEFORMAT 可以表示为:
Figure DEST_PATH_IMAGE078
\* MERGEFORMAT 
步骤四:建立制动间隙调整臂蜗杆轴反转的模型
制动间隙调整臂单向离合器上的反转力矩
Figure DEST_PATH_IMAGE080
 \* MERGEFORMAT 转换为蜗杆端面齿轮上的反转力
Figure DEST_PATH_IMAGE082
 \* MERGEFORMAT ,有 \* MERGEFORMAT 
式中,
Figure DEST_PATH_IMAGE086
 \* MERGEFORMAT 为离合环锥齿轮的分度圆直径。
反转力
Figure DEST_PATH_IMAGE082A
 \* MERGEFORMAT 将会分解成垂直于齿轮端面的压力
Figure DEST_PATH_IMAGE089
 \* MERGEFORMAT 和平行与齿轮端面方向的作用力,
Figure DEST_PATH_IMAGE089A
 \* MERGEFORMAT 可以进一步分解为蜗杆轴向的推力
Figure DEST_PATH_IMAGE054A
 \* MERGEFORMAT ,
Figure DEST_PATH_IMAGE054AA
 \* MERGEFORMAT 即为分离力值,有:
Figure DEST_PATH_IMAGE091
\* MERGEFORMAT 
式中,
Figure DEST_PATH_IMAGE093
 \* MERGEFORMAT 为模型中齿轮压力角的两倍角。
从而有:
Figure DEST_PATH_IMAGE095
 \* MERGEFORMAT 
步骤五:建立制动间隙调整臂单向离合器的失效模型。
制动间隙调整臂蜗杆轴正转时,矩形压簧不失效的条件为:
Figure DEST_PATH_IMAGE097
 \* MERGEFORMAT ,
Figure DEST_PATH_IMAGE099
为许用应力;制动间隙调整臂蜗杆轴反转时,制动间隙调整臂单向离合器不失效的条件为:反转最小测试扭矩值 \* MERGEFORMAT 应不大于理论计算值
Figure DEST_PATH_IMAGE080A
 \* MERGEFORMAT ;反转最大测试扭距值
Figure DEST_PATH_IMAGE058A
 \* MERGEFORMAT 应不小于理论计算值 \* MERGEFORMAT ,即:
Figure DEST_PATH_IMAGE102
 \* MERGEFORMAT 。因此,在调整力矩测试过程中,判断制动间隙调整臂单向离合器不失效的公式是:
Figure DEST_PATH_IMAGE104
\* MERGEFORMAT 
    步骤六:根据厂家出具的对应型号被检测的制动间隙调整臂各零部件的材料参数,查询制动间隙调整臂单向离合器的矩形压簧对应材料的抗拉强度下限值
Figure DEST_PATH_IMAGE052AA
 \* MERGEFORMAT 。
步骤七:将步骤1中检测到的对应制动间隙调整臂的分离力、步骤2中检测到的正转最大测试扭矩值
Figure DEST_PATH_IMAGE056AA
 \* MERGEFORMAT 、反转最大测试扭矩值
Figure DEST_PATH_IMAGE058AA
 \* MERGEFORMAT 、反转最小测试扭矩值
Figure DEST_PATH_IMAGE060AA
 \* MERGEFORMAT 和查询得到的矩形压簧的抗拉强度下限值
Figure DEST_PATH_IMAGE052AAA
 \* MERGEFORMAT 一并代入到上述制动间隙调整臂单向离合器不失效的公式中进行判断。如果判断结果符合上述制动间隙调整臂单向离合器不失效的公式条件,则被检测的制动间隙调整臂单向离合器未失效;反之则判断被检测的制动间隙调整臂单向离合器已失效。
通过对汉德多个型号的制动间隙调整臂进行基于模型的失效检测后表明:该方法能够在参数设置合理的情况下,很好的检测出制动间隙调整臂单向离合器的失效情况。

Claims (1)

1.一种汽车制动间隙调整臂单向离合器的失效检测方法,其特征在于该方法具体包括以下步骤:
步骤一:分离力检测装置检测制动间隙调整臂的分离力                                                
Figure 2013102201462100001DEST_PATH_IMAGE001
步骤二:调整力矩检测装置检测制动间隙调整臂的调整力矩值,并计算出正转最大测试扭矩值
Figure 299954DEST_PATH_IMAGE002
、反转最大测试扭矩值
Figure 2013102201462100001DEST_PATH_IMAGE003
和反转最小测试扭矩值
Figure 154777DEST_PATH_IMAGE004
步骤三:建立制动间隙调整臂蜗杆轴正转时的模型
制动间隙调整臂单向离合器由离合环、矩形压簧、齿轮组成;矩形压簧的簧丝为长度为
Figure 2013102201462100001DEST_PATH_IMAGE005
的方形截面,抗弯截面系数
Figure 59148DEST_PATH_IMAGE006
有:
蜗杆轴正转时,作用在制动间隙调整臂单向离合器矩形压簧上的力矩
Figure 641308DEST_PATH_IMAGE008
可以分解为径向力矩M和切向力矩
Figure 2013102201462100001DEST_PATH_IMAGE009
,即
式中,
Figure 2013102201462100001DEST_PATH_IMAGE011
为矩形压簧的螺旋角;设矩形压簧对应材质的抗拉强度的下限值为
Figure 340460DEST_PATH_IMAGE012
,制动间隙调整臂单向离合器的正转最大测试扭矩值
Figure 794444DEST_PATH_IMAGE002
,由于制动间隙调整臂单向离合器内的矩形压簧的螺旋角很小,可以将矩形压簧的簧丝近似看成弯曲梁,其最大弯曲应力可以表示为:
Figure 2013102201462100001DEST_PATH_IMAGE013
   ;
步骤四:建立制动间隙调整臂蜗杆轴反转的模型
制动间隙调整臂单向离合器上的反转力矩
Figure 931027DEST_PATH_IMAGE014
转换为蜗杆端面齿轮上的反转力
Figure 2013102201462100001DEST_PATH_IMAGE015
,有
Figure 724539DEST_PATH_IMAGE016
式中,
Figure 2013102201462100001DEST_PATH_IMAGE017
为离合环锥齿轮的分度圆直径;
反转力
Figure 904854DEST_PATH_IMAGE015
将会分解成垂直于齿轮端面的压力
Figure 2013102201462100001DEST_PATH_IMAGE019
 \* MERGEFORMAT 和平行与齿轮端面方向的作用力,
Figure 596866DEST_PATH_IMAGE019
 \* MERGEFORMAT 可以进一步分解为蜗杆轴向的推力 \* MERGEFORMAT ,
Figure 458512DEST_PATH_IMAGE021
 \* MERGEFORMAT 即为分离力值,有:
Figure 2013102201462100001DEST_PATH_IMAGE023
\* MERGEFORMAT 
式中,
Figure 2013102201462100001DEST_PATH_IMAGE025
 \* MERGEFORMAT 为模型中齿轮压力角的两倍角;
从而有:
Figure 2013102201462100001DEST_PATH_IMAGE027
 \* MERGEFORMAT ;
步骤五:建立制动间隙调整臂单向离合器的失效模型;
制动间隙调整臂蜗杆轴正转时,矩形压簧不失效的条件为:
Figure 2013102201462100001DEST_PATH_IMAGE029
 \* MERGEFORMAT ,
Figure DEST_PATH_IMAGE031
为许用应力;制动间隙调整臂蜗杆轴反转时,制动间隙调整臂单向离合器不失效的条件为:反转最小测试扭矩值
Figure DEST_PATH_IMAGE033
 \* MERGEFORMAT 应不大于理论计算值
Figure DEST_PATH_IMAGE035
 \* MERGEFORMAT ;反转最大测试扭距值
Figure DEST_PATH_IMAGE037
 \* MERGEFORMAT 应不小于理论计算值
Figure 361658DEST_PATH_IMAGE035
 \* MERGEFORMAT ,即:
Figure DEST_PATH_IMAGE039
 \* MERGEFORMAT ;因此,在调整力矩测试过程中,判断制动间隙调整臂单向离合器不失效的公式是:
Figure DEST_PATH_IMAGE041
\* MERGEFORMAT 
    步骤六:根据厂家出具的对应型号被检测的制动间隙调整臂各零部件的材料参数,查询制动间隙调整臂单向离合器的矩形压簧对应材料的抗拉强度下限值 \* MERGEFORMAT ;
步骤七:将步骤1中检测到的对应制动间隙调整臂的分离力、步骤2中检测到的正转最大测试扭矩值
Figure DEST_PATH_IMAGE045
 \* MERGEFORMAT 、反转最大测试扭矩值
Figure 227721DEST_PATH_IMAGE046
 \* MERGEFORMAT 、反转最小测试扭矩值
Figure DEST_PATH_IMAGE047
 \* MERGEFORMAT 和查询得到的矩形压簧的抗拉强度下限值
Figure 407029DEST_PATH_IMAGE043
 \* MERGEFORMAT 一并代入到上述制动间隙调整臂单向离合器不失效的公式中进行判断;如果判断结果符合上述制动间隙调整臂单向离合器不失效的公式条件,则被检测的制动间隙调整臂单向离合器未失效;反之则判断被检测的制动间隙调整臂单向离合器已失效。
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Application publication date: 20130904

Assignee: Radium intelligence Science and Technology Co., Ltd. is irrigated in Hangzhou

Assignor: China Jiliang University

Contract record no.: 2016330000023

Denomination of invention: Failure detection method for one-way clutch of automotive brake clearance adjusting arm

Granted publication date: 20151118

License type: Common License

Record date: 20160315

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
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Granted publication date: 20151118

Termination date: 20180604