CN112697450B - 一种汽车制动踏板可靠性测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车制动踏板可靠性测试系统及方法，包括白车身、制动踏板、真空助力器和直线作动器，直线作动器的连接端与白车身连接，动力端用于按压制动踏板接触，制动踏板远离直线作动器一端与真空助力器连接，其特征在于：还包括制动系统模拟装置，所述制动系统模拟装置包括第一调节板、第二调节板、第一调节杆、第二调节杆、连接轴和第一弹簧。本发明所述的一种汽车制动踏板可靠性测试系统及方法中，制动系统模拟装置结构简单，功能强大，无需制动盘、制动总泵、制动液、制动油管即可满足实车状态的制动踏板可靠性性能测试的要求，同时试验方法比QC/T 788中可靠性试验方法更贴近制动踏板的实际使用工况，对其性能评价更全面更客观。

Description

一种汽车制动踏板可靠性测试系统及方法

技术领域

本发明属于汽车制动踏板测试领域，尤其是涉及一种汽车制动踏板可靠性测试系统及方法。

背景技术

汽车制动踏板的可靠性试验一般都是以制动踏板零部件的存在形式在可靠性试验台上进行，根据QC/T788-2018《汽车踏板性能要求及台架试验方法》，但由于制动系统对踏板产生的被动载荷不是完全线性的，所以目前采用这种电动缸直接加载的方式进行试验，很难完全满足真实客观的使用条件，也很难对制动踏板的性能做出准确评价。同时如果采用完整的制动系统作为制动踏板的负载进行试验，需要解决配套零部件的安装，试验过程过于繁琐，同时试验室往往没有汽车制造厂的抽真空设备，制动管路中的空气难以排干净，影响工况条件。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种汽车制动踏板可靠性测试系统及方法，解决在无法使用配套制动系统的情况下能够进行整车级的制动踏板可靠性试验的问题，同时提供一套切实可行的试验方法，保证制动踏板可靠性试验的顺利完成，提高试验效率，降低试验成本，操作更加简单。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽车制动踏板可靠性测试系统，包括白车身、制动踏板、真空助力器和直线作动器，直线作动器的连接端与白车身连接，动力端用于按压制动踏板接触，制动踏板远离直线作动器一端与真空助力器连接，还包括制动系统模拟装置，所述制动系统模拟装置包括第一调节板、第二调节板、第一调节杆、第二调节杆、连接轴和第一弹簧；

第一调节板与第二调节板相对设置，第二调节杆用于通过第一调节螺母调节第一调节板与第二调节板之间的距离；

第二调节板设有开孔，连接轴贯穿第二调节板设置；

连接轴内部为中空部，连接轴靠近第一调节板一端设有开口，第一调节杆一端通过第二调节螺母与第一调节板活动连接，另一端设置在连接轴的开口内；

第一弹簧套竖直设在第一调节杆外壁上。

进一步的，还设有第二弹簧、第三调节杆和第四调节板；

第四调节板设置在第一调节板和第二调节板之间；

第三调节杆一端与第四调节板固定连接，另一端通过第三调节螺母与第一调节板活动连接；

所述第三调节杆用于改变第一调节板与第四调节板之间的间距；

第四调节板设有用于穿过第一弹簧的开孔；

第四调节板的开孔部位向上延伸形成限位凸台，第二弹簧套在第一弹簧外侧，限位凸台卡接在第二弹簧内侧，用于固定第二弹簧一端。

进一步的，连接轴靠近第一调节板一端的端部向两侧延伸形成第三调节板，第三调节板上还安装有第四调节杆，所述第四调节杆朝向第四调节板方向设置，用于限制第三调节板与第四调节板之间的间距。

进一步的，第二调节板的开口向远离第一调节板一端延伸形成内部中空的柱形连接部，连接轴贯穿柱形连接部设置，柱形连接部与连接轴之间还设有直线导向轴承。

进一步的，连接轴的中空部远离第一调节板一端设有挡板，用于限制第一调节杆在连接轴中空部内的行程。

进一步的，连接轴远离第一调节板一端的端部设有第一连接件，连接轴通过第一连接件与推杆的输出端连接。

进一步的，一种汽车制动踏板可靠性测试方法，包括以下步骤：

S1、在制动踏板处粘贴应变片和位移传感器，在车辆正常行驶过程中将制动踏板踩到底，实现全行程的制动，采集记录此制动过程中制动踏板的力和位移数据，通过数据处理得到第一关键点、第二关键点和第三关键点的力和位移值数据；

S2、根据第一关键点、第二关键点和第三关键点的力和位移值数据之间的关系，进行计算，完成第一弹簧和第二弹簧的选型；

S3、将真空助力器、制动踏板安装于白车身，将制动系统模拟装置与真空助力器相连，制动模拟装置此时为最大无载荷状态，即第一调节板与第二调节板之间距离最大；

S4、安装直线作动器，使其尾部安装中心与座椅的H点重合，施力点与踏板中心重合，保证力的作用线始终与踏板中心和座椅H点的连线共线，使制动踏板受力状态与驾驶员正常使用时受力状态一致；

S5、使直线作动器伸出，通过控制直线作动器使踏板运动至第一关键点所对应的位置，然后调整第一调节板的位置，使第一弹簧与第三调节板接触,此时试验系统状态与第一关键点状态一致；

S6、使直线作动器伸出，通过控制直线作动器使踏板运动至第二关键点所对应的位置，然后调整第一调节杆，使第一弹簧与第三调节板接触，继续调整使第一弹簧压缩，直至系统显示直线作动器力传感器数值为第二关键点对应的力值,此时试验系统状态与第二关键点状态一致；

S7、继续使直线作动器伸出，使踏板运动至第三关键点所对应的位置，然后调整第四调节板的位置，使第二弹簧与第三调节板接触，继续调整使第二弹簧和第一弹簧同时压缩，直至系统显示直线作动器力传感器数值为第三关键点对应的力值,此时试验系统状态与第三关键点状态一致。

相对于现有技术，本发明所述的一种汽车制动踏板可靠性测试系统及方法具有以下优势：

(1)本发明所述的一种汽车制动踏板可靠性测试系统中的制动系统模拟装置结构简单，功能强大，无需制动盘、制动总泵、制动液、制动油管即可满足实车状态的制动踏板可靠性性能测试的要求。

(2)本发明所述的一种汽车制动踏板可靠性测试系统及方法中的试验方法比QC/T788中可靠性试验方法更贴近制动踏板的实际使用工况，对其性能评价更全面更客观。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的试验系统示意图；

图2为本发明实施例所述的制动模拟装置示意图；

图3为本发明实施例所述的制动模拟装置剖视图示意图；

图4为本发明实施例所述的制动踏板在使用状态下的力-位移曲线示意图。

附图标记说明：

1-白车身；2-直线作动器；3-制动踏板；4-真空助力器；5-制动系统模拟装置；6-第一调节板；7-第二调节板；8-第三调节板；9-第四调节板；10-第一调节杆；11-第二调节杆；12-第三调节杆；13-第一调节螺母；14-第二调节螺母；15-第三调节螺母；16-第一弹簧；17-第二弹簧；18-连接轴；19-直线导向轴承；20-连接件；21-第四调节杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图4所示，一种汽车制动踏板可靠性测试系统，包括白车身1、制动踏板3、真空助力器4和直线作动器2，直线作动器2的连接端与白车身1连接，动力端用于按压制动踏板3接触，制动踏板3远离直线作动器2一端与真空助力器4连接，还包括制动系统模拟装置5，所述制动系统模拟装置5包括第一调节板6、第二调节板7、第一调节杆10、第二调节杆11、连接轴18和第一弹簧16；

第一调节板6与第二调节板7相对设置，第二调节杆11用于通过第一调节螺母13调节第一调节板6与第二调节板7之间的距离；

第二调节板7设有开孔，连接轴18贯穿第二调节板7设置；

连接轴18内部为中空部，连接轴18靠近第一调节板6一端设有开口，第一调节杆10一端通过第二调节螺母14与第一调节板6活动连接，另一端设置在连接轴18的开口内；

第一弹簧16套竖直设在第一调节杆10外壁上。

还设有第二弹簧17、第三调节杆12和第四调节板9；

第四调节板9设置在第一调节板6和第二调节板7之间；

第三调节杆12一端与第四调节板9固定连接，另一端通过第三调节螺母15与第一调节板6活动连接；

所述第三调节杆12用于改变第一调节板6与第四调节板9之间的间距；

第四调节板9设有用于穿过第一弹簧16的开孔；

第四调节板9的开孔部位向上延伸形成限位凸台，第二弹簧17套在第一弹簧16外侧，限位凸台卡接在第二弹簧17内侧，用于固定第二弹簧17一端。

连接轴18靠近第一调节板6一端的端部向两侧延伸形成第三调节板8，第三调节板8上还安装有第四调节杆21，所述第四调节杆21朝向第四调节板9方向设置，用于限制第三调节板8与第四调节板9之间的间距。

第二调节板7的开口向远离第一调节板6一端延伸形成内部中空的柱形连接部，连接轴18贯穿柱形连接部设置，柱形连接部与连接轴18之间还设有直线导向轴承19。

连接轴18的中空部远离第一调节板6一端设有挡板，用于限制第一调节杆10在连接轴18中空部内的行程。

连接轴18远离第一调节板6一端的端部设有第一连接件20，连接轴18通过第一连接件20与推杆的输出端连接。

一种汽车制动踏板可靠性测试方法，包括以下步骤：

S1、在制动踏板3处粘贴应变片和位移传感器，在车辆正常行驶过程中将制动踏板3踩到底，实现全行程的制动，采集记录此制动过程中制动踏板3的力和位移数据，通过数据处理得到第一关键点、第二关键点和第三关键点的力和位移值数据，第一关键点、第二关键点和第三关键点分别对应图4中的b、c、d点；

S2、根据第一关键点、第二关键点和第三关键点的力和位移值数据之间的关系，进行计算，完成第一弹簧16和第二弹簧17的选型；根据采集的力和位移值数据，通过F＝KS求出弹簧劲度系数后，选取符合试验条件的第一弹簧16和第二弹簧17，例如在对图4中的bc段的第一弹簧16选型时，根据采集到的力和位移值数据：FC、FB、SC、SB计算，第一弹簧16的弹簧劲度系数K1＝(FC-FB)/(SC-SB)；以此类推求出第二弹簧17的弹簧劲度系数；

S3、将真空助力器4、制动踏板3安装于白车身1，将制动系统模拟装置5与真空助力器4相连，制动模拟装置此时为最大无载荷状态，即第一调节板6与第二调节板7之间距离最大；

S4、安装直线作动器2，使其尾部安装中心与座椅的H点重合，施力点与踏板中心重合，保证力的作用线始终与踏板中心和座椅H点的连线共线，使制动踏板3受力状态与驾驶员正常使用时受力状态一致；

S5、使直线作动器2伸出，通过控制直线作动器2使踏板运动至第一关键点所对应的位置，然后调整第一调节板6的位置，使第一弹簧16与第三调节板8接触,此时试验系统状态与第一关键点状态一致；

S6、使直线作动器2伸出，通过控制直线作动器2使踏板运动至第二关键点所对应的位置，然后调整第一调节杆10，使第一弹簧16与第三调节板8接触，继续调整使第一弹簧16压缩，直至系统显示直线作动器2力传感器数值为第二关键点对应的力值,此时试验系统状态与第二关键点状态一致；

S7、继续使直线作动器2伸出，使踏板运动至第三关键点所对应的位置，然后调整第四调节板9的位置，使第二弹簧17与第三调节板8接触，继续调整使第二弹簧17和第一弹簧16同时压缩，直至系统显示直线作动器2力传感器数值为第三关键点对应的力值,此时试验系统状态与第三关键点状态一致。

在具体实施过程中，依据车辆真实使用过程中的采集的制动踏板3的行程和力的数据，得出制动系统模拟装置5需满足的力位移条件。S为踏板行程，F为踏板力，如图4所示，ab段为踏板空行程，有位移但制动系统不工作，制动踏板3没有负载；bc段为真空助力器4起作用；cd段为助力比达到最大值并恒定。在实际使用过程中，在中小强度制动时，达到最大制动力所需要的踏板位移变化较大，特性曲线斜率较小，制动稳定舒适；在大强度制动时，最大制动力所需要的踏板位移变化较小，及特性曲线斜率较大，制动响应迅速。

制动曲线bc段和cd段接近线性，可以通过第二弹簧17机械结构实现。Bc段为第一弹簧16工作，cd段为第一弹簧16和第二弹簧17同时工作。同时整体结构的相对位置为可调正式，具有一定通用性，可以针对不同形式的制动系统实现负载模拟。模拟装置图2和图3所示；

其工作原理为制动踏板3的踩踏力传递至真空助力器4处，真空助力器4推杆伸出，同时带动连接轴18和第三调节板8工作，第一弹簧16和第二弹簧17都未工作，此过程对应图4特性曲线的ab段；制动踏板3在外力下继续运动，连接轴18和第三调节板8继续运动开始压缩第一弹簧16，直至运动至图4的c点位置，此过程对应图4特性曲线的bc段；制动踏板3在外力下继续运动，连接轴18和第三调节板8继续运动开始压缩第一弹簧16和第二弹簧17，直至运动至图4的d点位置，此过程对应图4特性曲线的cd段.通过调整第一调节板6相对位置可以满足ab段不同的数值要求；通过调整第一调节杆10的位置可以满足bc段不同的数值要求；通过调整第四调节板9的位置可以满足cd段不同的数值要求；进而可以满足不同型号制动踏板3的试验需求，具有很强的通用性。

在使用过程中，包括以下步骤，试验设备与样品步骤，包括白车身1，制动踏板3，真空助力器4，制动系统模拟装置5，模拟驾驶员动作的直线作动器2。

试验过程，包括实车的踏板力位移曲线采集、试验设备与样品安装、试验参数设置、试验状态检查等步骤。

实车踏板力位移曲线采集，是指实车状态下驾驶员踩在制动室制动踏板3在全行程内的力位移曲线的采集。

硬件安装包括制动踏板3、真空助力器4与白车身1的组装，制动系统模拟装置5的安装，模拟驾驶员的直线作动器2的安装。

参数设置是通过调整直线作动器2与制动模拟装置复现实车的踏板力位移曲线设置(关键b、c、d点力值与位移值与实车采集曲线一致)。

试验状态检查包括样品安装时紧固件松紧检查、力矩检查、制动踏板3整体形态检查、连接件20磨损情况检查、车身变形情况检查等。

在进行完上述操作后，、制动踏板3的试验装态已调整为与实车使用状态一致，具备试验条件，接下来将进行试验，包括以下试验模式：将整套试验系统转移至环境仓内，在环境条件分别为高热(85℃)、高寒(-35℃)、高湿(95％RH)的条件下进行100万次的制动踏板3全行程的可靠性试验；在试验过程中每5万次检查力位移曲线，如果bcd点力位移值与初始状态偏离时，重新更换弹簧，进行步骤3至步骤7后继续试验；同时在试验进行中检查制动踏板3和白车身1的状态是否有变形、损坏、晃动、异响等情况；试验完成后，通过对制动踏板3的外观状态和运动状态对制动踏板3的可靠性做出评价。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种汽车制动踏板可靠性测试系统，包括白车身(1)、制动踏板(3)、真空助力器(4)和直线作动器(2)，直线作动器(2)的连接端与白车身(1)连接，动力端用于按压制动踏板(3)接触，制动踏板(3)远离直线作动器(2)一端与真空助力器(4)连接，其特征在于：还包括制动系统模拟装置(5)，所述制动系统模拟装置(5)包括第一调节板(6)、第二调节板(7)、第一调节杆(10)、第二调节杆(11)、连接轴(18)和第一弹簧(16)；

第一调节板(6)与第二调节板(7)相对设置，第二调节杆(11)用于通过第一调节螺母(13)调节第一调节板(6)与第二调节板(7)之间的距离；

第二调节板(7)设有开孔，连接轴(18)贯穿第二调节板(7)设置；

连接轴(18)内部为中空部，连接轴(18)靠近第一调节板(6)一端设有开口，第一调节杆(10)一端通过第二调节螺母(14)与第一调节板(6)活动连接，另一端设置在连接轴(18)的开口内；

第一弹簧(16)套竖直设在第一调节杆(10)外壁上；

还设有第二弹簧(17)、第三调节杆(12)和第四调节板(9)；

第四调节板(9)设置在第一调节板(6)和第二调节板(7)之间；

第三调节杆(12)一端与第四调节板(9)固定连接，另一端通过第三调节螺母(15)与第一调节板(6)活动连接；

所述第三调节杆(12)用于改变第一调节板(6)与第四调节板(9)之间的间距；

第四调节板(9)设有用于穿过第一弹簧(16)的开孔；

第四调节板(9)的开孔部位向上延伸形成限位凸台，第二弹簧(17)套在第一弹簧(16)外侧，限位凸台卡接在第二弹簧(17)内侧，用于固定第二弹簧(17)一端；

连接轴(18)靠近第一调节板(6)一端的端部向两侧延伸形成第三调节板(8)，第三调节板(8)上还安装有第四调节杆(21)，所述第四调节杆(21)朝向第四调节板(9)方向设置，用于限制第三调节板(8)与第四调节板(9)之间的间距。

2.根据权利要求1所述的一种汽车制动踏板可靠性测试系统，其特征在于：第二调节板(7)的开口向远离第一调节板(6)一端延伸形成内部中空的柱形连接部，连接轴(18)贯穿柱形连接部设置，柱形连接部与连接轴(18)之间还设有直线导向轴承(19)。

3.根据权利要求1所述的一种汽车制动踏板可靠性测试系统，其特征在于：连接轴(18)的中空部远离第一调节板(6)一端设有挡板，用于限制第一调节杆(10)在连接轴(18)中空部内的行程。

4.根据权利要求1所述的一种汽车制动踏板可靠性测试系统，其特征在于：连接轴(18)远离第一调节板(6)一端的端部设有第一连接件(20)，连接轴(18)通过第一连接件(20)与推杆的输出端连接。

5.一种汽车制动踏板可靠性测试方法，其特征在于：应用权利要求1-4任一所述的一种汽车制动踏板可靠性测试系统，包括以下步骤：

S1、在制动踏板(3)处粘贴应变片和位移传感器，在车辆正常行驶过程中将制动踏板(3)踩到底，实现全行程的制动，采集记录此制动过程中制动踏板(3)的力和位移数据，通过数据处理得到第一关键点、第二关键点和第三关键点的力和位移值数据；

S2、根据第一关键点、第二关键点和第三关键点的力和位移值数据之间的关系，进行计算，完成第一弹簧(16)和第二弹簧(17)的选型；

S3、将真空助力器(4)、制动踏板(3)安装于白车身(1)，将制动系统模拟装置(5)与真空助力器(4)相连，制动模拟装置此时为最大无载荷状态，即第一调节板(6)与第二调节板(7)之间距离最大；

S4、安装直线作动器(2)，使其尾部安装中心与座椅的H点重合，施力点与踏板中心重合，保证力的作用线始终与踏板中心和座椅H点的连线共线，使制动踏板(3)受力状态与驾驶员正常使用时受力状态一致；

S5、使直线作动器(2)伸出，通过控制直线作动器(2)使踏板运动至第一关键点所对应的位置，然后调整第一调节板(6)的位置，使第一弹簧(16)与第三调节板(8)接触,此时试验系统状态与第一关键点状态一致；

S6、使直线作动器(2)伸出，通过控制直线作动器(2)使踏板运动至第二关键点所对应的位置，然后调整第一调节杆(10)，使第一弹簧(16)与第三调节板(8)接触，继续调整使第一弹簧(16)压缩，直至系统显示直线作动器(2)力传感器数值为第二关键点对应的力值,此时试验系统状态与第二关键点状态一致；

S7、继续使直线作动器(2)伸出，使踏板运动至第三关键点所对应的位置，然后调整第四调节板(9)的位置，使第二弹簧(17)与第三调节板(8)接触，继续调整使第二弹簧(17)和第一弹簧(16)同时压缩，直至系统显示直线作动器(2)力传感器数值为第三关键点对应的力值,此时试验系统状态与第三关键点状态一致。

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