CN111824108A - 一种落地式制动总泵性能试验装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种落地式制动总泵性能试验装置，包括气源系统、固定底座、可调支座及压杆机构，可调支座设于固定底座上，可调支座安装有制动总泵，压杆机构可转动安装于固定底座顶面，其转轴中心与制动总泵的踏板转轴中心重叠，踏板上表面距离制动总泵的踏板转轴160mm处设有一踏板力传感器，压杆机构通过支架吊杆安装一抵在踏板力传感器上的滚轮，支架吊杆的中心轴线垂直于踏板力传感器上表面，可调支座侧面固定有一位移传感器，位移传感器通过拉线与踏板端部连接。本发明还公开一种落地式制动总泵性能试验方法，通过位移传感器测试和计算，可准确计算获取踏板角度行进量，与位移传感器拉线的起点无直接关联，具有较强的适用性。

Description

一种落地式制动总泵性能试验装置和方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，更为具体地说是指一种落地式制动总泵性能试验装置和方法。

背景技术

制动总泵是客车制动系统的重要元件，在制动系统中发挥着核心关键的作用；其中落地式制动总泵是客车制动总泵最常见的形式；制动总泵性能试验装置和方法对检测、评价、提升该元件的性能水平具有重要的作用。

申请号为201520270385.3的实用新型专利提供一种汽车断气刹车制动总泵性能测试台，包括控制面板及柜体，固定架、制动测试单元，通过本汽车刹车制动总泵性能测试台，可以对汽车制动总泵的性能进行测试，以便及时维修和更换制动总泵，保证了行车安全。该专利主要针对断气刹车制动总泵，实现总制动时间的测试，踏板力矩测试，实现对制动总泵施加不同的制动气压，实现通过气缸对制动总泵的固定。然而，该专利的气缸、推杆及踏板是否实时保持垂直关系或者明确的角度关系，难以确定；而且通过气缸内部的压力（压力表）以及杠杆移动的距离，从而计算力矩，由于压力表读表时刻容易有偏差，因此计算结果精度较差。

申请号为201620954095.5的实用新型专利提供一种汽车踏板单元性能测试台，其中制动踏板单元的性能测试台，包括制动踏板盒、制动踏板位移传感器、踏板力传感器、制动踏板连杆、制动促动气缸、制动总泵、压力传感器、导向滑块、安装架、制动踏板等，能够测试踏板力和位移，通过制动总泵的输出气压来判断制动踏板力和位移。该专利并非针对落地式制动总泵，结构较为复杂，气缸等元件价格较高，而且该专利的测试台无法保证踏板力传感器的受力为垂直于其上表面。位移测量结果，也没有表征真正具有特征意义的物理量（例如踏板旋转角度）。

申请号为201910498558.X的发明专利提供一种制动踏板感觉的测试装置，包括制动系统、电动加载设备、真空系统、加注系统、数据采集及处理系统，解决了在进行制动踏板感觉测试时，采用人工进行加注的方式导致操作不便以及测试耗时过长的问题。其中，电动加载设备包括：固定支架、以及固定于固定支架上的调节手轮、电动缸；其中调节手轮用于调整电动缸的推杆与水平面的夹角。电动缸的推杆可以伸缩，该推杆靠近制动踏板的一端设置有浮动接头，制动踏板上设置有踏板垫，该浮动接头与该踏板垫相抵接。通过转动调节手轮可以改变推杆与水平面的夹角，即改变浮动接头的高度及角度。该发明主要针对乘用车踏板形式，此外在踏板行进中，对踏板加载所采用的施力方向的调节机构，无法实现施力实时垂直于踏板表面。

综上，目前尚缺乏对落地式制动总泵的性能试验装置，尤其在踏板力传感器受力方向的保证、踏板行进角度的测量和计算以及对踏板力传感器施力位置的时刻保持等方面。

发明内容

本发明提供一种落地式制动总泵性能试验装置和方法，以解决现有对落地式制动总泵的性能试验误差大，踏板力传感器受力方向难以保证，无法使踏板力传感器施力位置的时刻保持等缺点。

本发明采用如下技术方案：

一种落地式制动总泵性能试验装置，包括气源系统及制动总泵试验工装，所述制动总泵试验工装包括固定底座、可调支座及压杆机构，所述可调支座设于所述固定底座上，该可调支座上固定安装有制动总泵，所述制动总泵连接有所述气源系统，所述压杆机构通过转轴可转动地安装于所述固定底座的顶面，所述转轴的中心轴线与所述制动总泵的踏板转轴中心轴线重叠，所述压杆机构通过一个支架吊杆固定安装有一个滚轮，所述制动总泵的踏板上表面距离制动总泵的踏板转轴160mm处固定设有一踏板力传感器，所述踏板力传感器的上表面平行于所述制动总泵的踏板上表面，所述滚轮的外轮廓抵在所述踏板力传感器的上表面，所述支架吊杆的中心轴线垂直于所述踏板力传感器的上表面，所述制动总泵的踏板端部下方对应的可调支座侧面固定设有一个位移传感器，该位移传感器通过拉线与所述踏板端部连接。

进一步地，所述气源系统包括气源、单向阀、储气筒、上出气口连接气室和下出气口连接气室，所述气源连接储气筒，所述气源与所述储气筒之间设有一个单向阀，所述储气筒安装一个储气筒压力传感器，该储气筒连接制动总泵的进气口，所述制动总泵的上出气口安装有上出气口压力传感器，并通过气管连接至所述上出气口连接气室，所述制动总泵的下出气口安装有下出气口压力传感器，并通过气管连接至所述下出气口连接气室。

本发明的落地式制动总泵性能试验装置还包括数据采集器，所述制动总泵的电压信号和开关信号、所述储气筒压力传感器、所述上出气口压力传感器、所述下出气口压力传感器、所述踏板力传感器以及所述位移传感器分别通过数据线连接至所述数据采集器的通道上。

进一步地，所述制动总泵的电压信号直接通过数据线按照芯线定义连接至数据采集器，所述制动总泵的开关信号通过数字信号数据线按照芯线定义连接至数据采集器。

进一步地，所述固定底座上开设一个可调支座安装槽，该可调支座安装槽相对的两侧设有若干沿Z轴方向（即上下方向）延伸的长条孔一，所述可调支座的侧壁上对应开设有若干长条孔二，长条孔一与所述长条孔二之间通过螺栓固定。

进一步地，所述可调支座的顶面前端设有一个长条孔三，后端间隔设有两个长条孔三，三个长条孔均沿X轴方向（即前后方向）延伸，前端的长条孔三通过螺栓固定所述制动总泵，所述制动总泵的后端底部顶面设有一个压板，所述压板的两端通过螺栓锁固于后端的两个长条孔三。

优选地，所述压杆机构包括操作杆、连杆及压杆，所述连杆为两个，且平行间隔设置，所述操作杆连接于两个所述连杆的上端部，两个所述连杆的下端部外侧分别设有一个所述转轴，所述压杆固定于两个所述连杆的中下部之间。

本发明还提供一种落地式制动总泵性能试验方法，包括上述落地式制动总泵性能试验装置，具体步骤如下：

（1）、将可调支座安装于固定底座上，将制动总泵样件安装于可调支座上，使制动总泵的踏板转轴中心轴线与压杆机构转轴中心轴线重叠；

（2）、制动总泵与气源系统连接，气源系统上安装相应的储气筒压力传感器、上出气口压力传感器和下出气口压力传感器，并在制动总泵的踏板和可调支座上分别安装踏板力传感器和位移传感器，将制动总泵的电压信号和开关信号、储气筒压力传感器、上出气口压力传感器、下出气口压力传感器、踏板力传感器以及位移传感器分别通过数据线连接至数据采集器的通道上；

（3）、打开气源，直至储气筒气压达到预定气压值关闭气源，数据采集器实时采集压力、力、位移、开关信号以及电压信号，手动操纵压杆机构，直至滚轮接触到踏板力传感器，继续缓慢转动压杆机构，直至踏板角度不再行进时为止，缓慢减少手动施加力，直至踏板恢复原始位置，最终压杆机构的滚轮离开踏板力传感器，数据采集器终止采集，上传试验数据；

（4）、定义踏板力为F，上出气口压力传感器及下出气口压力传感器测试值p₁、p₂，电压值V，开关信号IO，制动总泵踏板的转轴中心为A，踏板端部圆孔的最下方点为B，位移传感器的出线口为C，测量AB、AC、BC；

（5）、计算Cosα₀=（AB²+AC²-BC²）/2*AB*AC ，得α₀；

（6）、计算踏板角度行进量α=α₀-arccos（（AB₁ ²+AC₁ ²-B₁C₁ ²）/2*AB₁*AC₁）=α₀-arccos（（AB₁ ²+AC₁ ²-（BC+disp））/2*AB₁*AC₁），其中，Disp由位移传感器测量，为拉线收缩量，为负值；

（7）、绘制F-α，p₁-α，p₂-α，V-α，IO-α曲线。

具体地，所述步骤（2）中制动总泵与气源系统的具体连接如下：制动总泵的进气口安装储气筒压力传感器并连接气管路至储气筒和气源，制动总泵的上、下出气口分别安装上出气口压力传感器和下出气口压力传感器，并分别连接气管路至上出气口气室和下出气口气室。

进一步地，所述步骤（3）的气源打开前，所述储气筒先完成排气，所述储气筒压力传感器、上出气口压力传感器、下出气口压力传感器、踏板力传感器以及位移传感器对应通道必须调零，电压信号、开关信号通道不进行调零。

由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明的压杆机构，安装滚轮的支架吊杆垂直于踏板力传感器，可以确保踏板的垂直受力，避免了直接采用手动压踏板力传感器，造成压力不垂直以及力数值的抖动，保证性能测试的精确性，同时还可实现省力操纵。

2、本发明的可调支座与固定底座之间采用条形孔配合的连接方式，可实现制动总泵在Z轴方向上的调整；而可调支座顶面还设有若干沿X轴方向延伸的条形孔三，可实现制动总泵沿X轴方向的调整，最终实现制动总泵的上下方向及前后方向的几何定位调整，确保制动总泵踏板的转轴中心轴线和压杆机构的转轴中心轴线重叠，从而确保了滚轮不会脱离踏板力传感器的上表面。

3、本发明通过位移传感器测试和计算方法，可以准确计算获取踏板角度行进量，而与位移传感器拉线的起点没有直接关联，具有较强的适用性。

附图说明

图1为本发明的结构原理图。

图2为本发明制动总泵试验工装的结构示意图。

图3为本发明制动总泵试验工装的主视图。

图4为本发明制动总泵试验工装的分解示意图。

图5为本发明压杆机构的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。为了全面理解本发明，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本发明。对于公知的组件、方法及过程，以下不再详细描述。

一种落地式制动总泵性能试验装置，参照图1和图2，包括制动总泵试验工装及气源系统。制动总泵试验工装包括固定底座11、可调支座12及压杆机构13，可调支座12设于固定底座11上，该可调支座12上固定安装有制动总泵1，所述制动总泵1连接有所述气源系统。压杆机构13通过转轴14可转动地安装于固定底座11的顶面，转轴14的中心轴线与制动总泵1的踏板2转轴中心轴线重叠，制动总泵1的踏板上表面距离制动总泵1的踏板2转轴的160mm处固定设有一踏板力传感器15，所述踏板力传感器15的上表面平行于踏板2的上表面。

参照图5，压杆机构13包括操作杆131、连杆132及压杆133，连杆132为两个，且平行间隔设置，操作杆131连接于两个连杆132的上端部，两个连杆132的下端部外侧分别设有一个转轴14，压杆133固定于两个所述连杆132的中下部之间。连杆132具有足够的长度，本实施例具体为800mm，即力臂足够长，从而实现省力的手动操作，方便压杆机构13转动速度和力度的平稳控制。

参照图3及图5，压杆133底面通过一个支架吊杆161固定安装有一个滚轮16，滚轮16的外轮廓抵在所述踏板力传感器15的上表面，所述支架吊杆161的中心轴线垂直于所述踏板力传感器15的上表面，由此决定了压杆133的位置以及支架吊杆161与压杆133的焊接固定点。滚轮16抵消纵向力，实现压杆133对踏板力传感器15的实时垂直加载。

参照图2和图3，制动总泵1的踏板2端部设有直径为4mm的圆孔，可调支座12侧面固定设有一个位移传感器17，该位移传感器17的拉线端通过一个圆环钩与踏板2端部的圆孔连接。

参照图3和图4，固定底座11上开设一个可调支座安装槽110，该可调支座安装槽110相对的两侧设有若干沿Z轴方向（即上下方向）延伸的长条孔一111，所述可调支座12的侧壁上对应开设有若干长条孔二121，长条孔一111与所述长条孔二121之间通过螺栓固定，从而实现制动总泵1安装位置上下可调。

继续参照图3和图4，可调支座12上表面设有合适大小的方孔，以供制动总泵下部穿过可调支座12。可调支座12的顶面前端设有一个长条孔三122，后端间隔设有两个长条孔三122，三个长条孔122均沿X轴方向（即前后方向）延伸，前端的长条孔三122通过螺栓固定所述制动总泵1，所述制动总泵1的后端底部顶面设有一个压板18，所述压板18的两端通过螺栓锁固于后端的两个长条孔三122。可调支座12下方具有足够的空间以供制动总泵1的放置、压力传感器的连接以及气管路的布置，同时空间满足可调支座12下方的固定螺栓的安装作业。

参照图1，上述气源系统包括气源21、单向阀211、储气筒22、上出气口连接气室23和下出气口连接气室24，所述气源21连接储气筒22，气源21与储气筒22之间设有一个单向阀211，以控制气源21的开启与关闭。所述储气筒22安装一个储气筒压力传感器221，该储气筒22连接制动总泵1的进气口，所述制动总泵1的上出气口安装有上出气口压力传感器231，并通过气管连接至上出气口连接气室23，所述制动总泵1的下出气口安装有下出气口压力传感器241，并通过气管连接至所述下出气口连接气室24。

本发明的落地式制动总泵性能试验装置还包括数据采集器30，制动总泵1的电压信号和开关信号、储气筒压力传感器221、上出气口压力传感器231、下出气口压力传感器241、踏板力传感器15以及位移传感器17分别通过数据线连接至数据采集器30的通道上。其中，制动总泵1的电压信号直接通过数据线按照芯线定义连接至数据采集器30，所述制动总泵1的开关信号通过数字信号数据线按照芯线定义连接至数据采集器30。

本发明落地式制动总泵性能试验装置的试验方法，具体步骤如下：

（1）、将制动总泵1样件安装于可调支座12上，可调支座12安装在固定底座11上，调整可调支座12的上下方向以及制动总泵1的前后方向，使制动总泵1的踏板2转轴中心轴线与压杆机构13转轴中心轴线重叠；

（2）、制动总泵1与气源系统连接，气源系统上安装相应的储气筒压力传感器221、上出气口压力传感器231和下出气口压力传感器241，并在制动总泵1的踏板2和可调支座12上分别安装踏板力传感器15和位移传感器17，将制动总泵1的电压信号和开关信号、储气筒压力传感器221、上出气口压力传感器231、下出气口压力传感器241、踏板力传感器15以及位移传感器17分别通过数据线连接至数据采集器30的通道上；

（3）、打开气源21，直至储气筒22气压达到预定气压值关闭气源，数据采集器30实时采集压力、力、位移、开关信号以及电压信号，手动操纵压杆机构13，直至滚轮16接触到踏板力传感器15，继续缓慢转动压杆机构13，直至踏板2角度不再行进时为止，缓慢减少手动施加力，直至踏板2恢复原始位置，最终压杆机构13的滚轮16离开踏板力传感器15，数据采集器30终止采集，上传试验数据；

（4）、定义踏板力为F，上出气口压力传感器及下出气口压力传感器测试值p₁、p₂，电压值V，开关信号IO，如图3所示，制动总泵踏板的转轴中心为A，踏板端部圆孔的最下方点为B，位移传感器的出线口为C，测量AB、AC、BC；

（5）、计算Cosα₀=（AB²+AC²-BC²）/2*AB*AC ，得α₀；

（6）、计算踏板角度行进量α=α₀-arccos（（AB₁ ²+AC₁ ²-B₁C₁ ²）/2*AB₁*AC₁）=α₀-arccos（（AB₁ ²+AC₁ ²-（BC+disp））/2*AB₁*AC₁），其中，Disp由位移传感器测量，为拉线收缩量，为负值；

（7）、绘制F-α，p₁-α，p₂-α，V-α，IO-α曲线。

上述步骤（2）中制动总泵与气源系统的具体连接如下：制动总泵1的进气口安装储气筒压力传感器221并连接气管路至储气筒22和气源21，制动总泵1的上、下出气口分别安装上出气口压力传感器231和下出气口压力传感器241，并分别连接气管路至上出气口气室23和下出气口气室24。

上述步骤（3）的气源21打开前，所述储气筒22先完成排气，所述储气筒压力传感器221、上出气口压力传感器231、下出气口压力传感器241、踏板力传感器15以及位移传感器17对应通道必须调零，电压信号、开关信号通道不进行调零。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种落地式制动总泵性能试验装置，包括气源系统及制动总泵试验工装，其特征在于：所述制动总泵试验工装包括固定底座、可调支座及压杆机构，所述可调支座设于所述固定底座上，该可调支座上固定安装有制动总泵，所述制动总泵连接有所述气源系统，所述压杆机构通过转轴可转动地安装于所述固定底座的顶面，所述转轴的中心轴线与所述制动总泵的踏板转轴中心轴线重叠，所述压杆机构通过一个支架吊杆固定安装有一个滚轮，所述制动总泵的踏板上表面距离制动总泵的踏板转轴160mm处固定设有一踏板力传感器，所述踏板力传感器的上表面平行于所述制动总泵的踏板上表面，所述滚轮的外轮廓抵在所述踏板力传感器的上表面，所述支架吊杆的中心轴线垂直于所述踏板力传感器的上表面，所述制动总泵的踏板端部下方对应的可调支座侧面固定设有一个位移传感器，该位移传感器通过拉线与所述踏板端部连接。

2.如权利要求1所述的一种落地式制动总泵性能试验装置，其特征在于：所述气源系统包括气源、单向阀、储气筒、上出气口连接气室和下出气口连接气室，所述气源连接储气筒，所述气源与所述储气筒之间设有一个单向阀，所述储气筒安装一个储气筒压力传感器，该储气筒连接制动总泵的进气口，所述制动总泵的上出气口安装有上出气口压力传感器，并通过气管连接至所述上出气口连接气室，所述制动总泵的下出气口安装有下出气口压力传感器，并通过气管连接至所述下出气口连接气室。

3.如权利要求2所述的一种落地式制动总泵性能试验装置，其特征在于：还包括数据采集器，所述制动总泵的电压信号和开关信号、所述储气筒压力传感器、所述上出气口压力传感器、所述下出气口压力传感器、所述踏板力传感器以及所述位移传感器分别通过数据线连接至所述数据采集器的通道上。

4.如权利要求3所述的一种落地式制动总泵性能试验装置，其特征在于：所述制动总泵的电压信号直接通过数据线按照芯线定义连接至数据采集器，所述制动总泵的开关信号通过数字信号数据线按照芯线定义连接至数据采集器。

5.如权利要求1所述的一种落地式制动总泵性能试验装置，其特征在于：所述固定底座上开设一个可调支座安装槽，该可调支座安装槽相对的两侧设有若干沿Z轴方向延伸的长条孔一，所述可调支座的侧壁上对应开设有若干长条孔二，长条孔一与所述长条孔二之间通过螺栓固定。

6.如权利要求5所述的一种落地式制动总泵性能试验装置，其特征在于：所述可调支座的顶面前端设有一个长条孔三，后端间隔设有两个长条孔三，三个长条孔均沿X轴方向延伸，前端的长条孔三通过螺栓固定所述制动总泵，所述制动总泵的后端底部顶面设有一个压板，所述压板的两端通过螺栓锁固于后端的两个长条孔三。

7.如权利要求1所述的一种落地式制动总泵性能试验装置，其特征在于：所述压杆机构包括操作杆、连杆及压杆，所述连杆为两个，且平行间隔设置，所述操作杆连接于两个所述连杆的上端部，两个所述连杆的下端部外侧分别设有一个所述转轴，所述压杆固定于两个所述连杆的中下部之间。

8.一种落地式制动总泵性能试验方法，包括如权利要求3所述的一种落地式制动总泵性能试验装置，具体步骤如下：

（1）、将可调支座安装于固定底座上，将制动总泵样件安装于可调支座上，使制动总泵的踏板转轴中心轴线与压杆机构转轴中心轴线重叠；

（2）、制动总泵与气源系统连接，气源系统上安装相应的储气筒压力传感器、上出气口压力传感器和下出气口压力传感器，并在制动总泵的踏板和可调支座上分别安装踏板力传感器和位移传感器，将制动总泵的电压信号和开关信号、储气筒压力传感器、上出气口压力传感器、下出气口压力传感器、踏板力传感器以及位移传感器分别通过数据线连接至数据采集器的通道上；

（3）、打开气源，直至储气筒气压达到预定气压值关闭气源，数据采集器实时采集压力、力、位移、开关信号以及电压信号，手动操纵压杆机构，直至滚轮接触到踏板力传感器，继续缓慢转动压杆机构，直至踏板角度不再行进时为止，缓慢减少手动施加力，直至踏板恢复原始位置，最终压杆机构的滚轮离开踏板力传感器，数据采集器终止采集，上传试验数据；

（4）、定义踏板力为F，上出气口压力传感器及下出气口压力传感器测试值p₁、p₂，电压值V，开关信号IO，制动总泵踏板的转轴中心为A，踏板端部圆孔的最下方点为B，位移传感器的出线口为C，测量AB、AC、BC；

（5）、计算Cosα₀=（AB²+AC²-BC²）/2*AB*AC ，得α₀；

（6）、计算踏板角度行进量α=α₀-arccos（（AB₁ ²+AC₁ ²-B₁C₁ ²）/2*AB₁*AC₁）=α₀-arccos（（AB₁ ²+AC₁ ²-（BC+disp））/2*AB₁*AC₁），其中，Disp由位移传感器测量，为拉线收缩量，为负值；

（7）、绘制F-α，p₁-α，p₂-α，V-α，IO-α曲线。

9.如权利要求8所述的一种落地式制动总泵性能试验方法，其特征在于：所述步骤（2）中制动总泵与气源系统的具体连接如下：制动总泵的进气口安装储气筒压力传感器并连接气管路至储气筒和气源，制动总泵的上、下出气口分别安装上出气口压力传感器和下出气口压力传感器，并分别连接气管路至上出气口气室和下出气口气室。

10.如权利要求8所述的一种落地式制动总泵性能试验方法，其特征在于：所述步骤（3）的气源打开前，所述储气筒先完成排气，所述储气筒压力传感器、上出气口压力传感器、下出气口压力传感器、踏板力传感器以及位移传感器对应通道必须调零，电压信号、开关信号通道不进行调零。

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