汽车驻车手柄干涉案例分析

汽车驻车手柄干涉案例分析

周永范 ,覃小金 ,韦帅

(上汽通用五菱汽车股份有限公司.广西 柳州 545007)

摘 要：汽车驻车手柄机构是实现整车驻车性能的重要组成部分，不仅涉及整车安全且对用户体验有较大影响。本文通过分析某车型机械驻车手柄与副仪表板干涉案例，阐述如何利用三坐标数据、数模模拟装配、CAE应力分析等工具找到故障产生的潜在原因，提出合理解决方案最终实现问题解决，提升整车驻车性能并改善用户体验。

关键词：驻车手柄  干涉  三坐标

前言

机械驻车制动，简称手刹，通常是指安装在机动车上的手动制动器，用于车辆停车后稳定车辆，从而避免车辆在坡路上停车时因车辆打滑而引发事故。驻车制动系统除了在停车时使用外，还能在行车制动系统故障时用来紧急制动。使用时通过驾驶员操纵驻车手柄，驻车制动系统中的的钢丝拉线连接到后制动蹄上，实现对汽车的制动。普通手刹一般放在驾驶员右手下垂的位置，使用方便，人机工程合理。手刹机构被副仪表板覆盖，仅露出驾驶员需要操作的操纵手柄，当手刹手柄出现偏离或与周边零部件产生干涉时，将会严重影响驾驶员的驾驶体验，甚至对整车行驶及驻车性能产生影响。

一、驻车手柄与副仪表板干涉故障模式

某整车主机厂的生产制造及质量检验环节，持续反馈某车型在检测驻车性能及驻车停放期间，提拉及放松驻车手柄时出现磨响现象；且严重时驻车手柄无法通过放松手刹而自然下落至最低位置。此现象造成汽车后轮制动蹄片无法正常张开到合理位置，引起汽车后轮阻滞力增加，不仅增加了油耗，而且对整车行驶安全存在较大隐患。

现场拆卸故障车辆检查，确认是由于驻车手柄与副仪表板存在干涉，两个零部件之间摩擦发出磨响的声音；干涉严重时驻车手柄与副仪表板之间相互挤压，手柄运动受限，无法下放至最低位置。

核查数模进行模拟装配，数模中要求驻车手柄与副仪表板两边的间隙需要达到4.5mm，不会产生干涉，而实车故障模式已经产生干涉，所以实际生产制造过程中，某些因素造成驻车手柄产生了偏差，无法达到设计要求。

二、故障原因分析及探讨

根据故障模式表现，从驻车手柄本身及其安装点进行分析。

1、此车型的驻车手柄采用三点式固定方式，钢丝拉索在手柄的右侧，受力不平衡，如图1。为了验证这个结构受力变形程度，实施验证方案：设置参考线，测量不同的拉力时手刹到参考线距离，即为手刹手柄受力的偏移量。验证结果：拉力越大，手刹偏移量越大；当拉力达到320N时（正常调整），手刹偏移量贡献3mm。证实了三点式安装方式不合理，会造成驻车手柄偏移，确定是造成驻车手柄干涉的重要因素之一。

2、利用三坐标设备测量及分析软件，对前地板上副仪表板安装支架进行分析。

根据三坐标数据分析，副仪表板右侧安装支架Z向产生了变异；在Y向上左右两侧的安装支架均有不同程度的变异，如图3。右侧安装支架Z向的变异，造成副仪表板整体往左倾斜，两个支架Y向变异造成支架距离减小，由于车身两支架之间距为减小，副仪表板固定后被挤压变形，与驻车手柄配合的槽宽相应减小，手柄与副仪表板右侧间隙也减小，影响显著，确定为造成驻车手柄干涉的主要因素之一。

3、通过CAE分析软件对驻车手柄安装点的前地板进行受力分析，以判断其强度是否满足正常使用要求。当在驻车手柄上加载400N-600N的力时，驻车手柄支架存在部分区域应力过大的情况；而手柄的安装点（前地板上）明显存在应力集中及过大，造成安装点变形严重，最大Y向偏移量达到了5mm。以此判断地板强度无法满足要求，当前地板变形过大，驻车手柄Y向发生偏移，加剧手柄与副仪表板的干涉量，所以确定前地板强度不足是造成驻车手柄干涉的主要因素之一。

三、问题解决方法探讨

通过专用工具测量及软件分析并开展实车验证，得出造成驻车手柄与副仪表板干涉的根本原因可归结为两类：

1、安装点变异造成安装尺寸偏差，影响手柄与副仪表板相对位置的稳定性；

2、零件设计开发时未能进行充分验证分析，造成手柄结构及安装点强度不合理。

基于以上分类，制定有针对性的解决方案：

1、前地板上副仪表板左右安装支架Z向与Y向偏差：

a推动供应商对车身前地板副仪表板右侧支架Z向降低3mm，以符合三坐标数据要求；

b适配车身前地板支架（副仪表板Y向安装孔），往右挪2mm; 实现副仪表板右偏。

上述改进措施实施后，利用三坐标软件分析及现场表现评估，副仪表板左右支架偏差已经得到纠正控制，满足改进要求。

2、驻车手柄三点式安装方式不合理及前地板强度不足：

   在整车项目开发阶段，未根据实车应用场景开展对驻车手柄的结构合理性进行有效分析验证，对地板强度是否满足实际使用进行CAE分析及验证，造成量产后强度不足引起变形干涉的故障模式，后期需从控制零件变形量方面进行改进，提出以下方案讨论：

方案一：对手刹右固定支架底面往后加宽、加大，减小前地板应力

方案二：手刹更改为四点式手刹布置，减少对前地板的挤压及拉扯

   方案三：提高前地板强度，满足应力要求

   方案四：设计手刹辅助工装，控制预拉力过大导致地板变形

零件的设计变更，实施起来成本高难度大且周期长，不满足量产车快速改进要求，基于以上因素考虑，选择制作辅助工装作为最优方案实施。

根据前地板与驻车手柄结构以及需要限制的各约束条件，设计开发了专用辅助工装；装配及调整手刹前把辅助工装放置在地板上，调整完成后取下。专用辅助工装制作完成投入使用后，如图3，前地板变形量明显减小，满足改进要求。

四、结束语

汽车驻车性能是整车安全的重要指标，驻车手柄是其重要的组成部分，驻车手柄与周边零件产生干涉时会出现磨响，干涉严重时还可能出现行车安全隐患。本文对某车型驻车手柄与副仪表板干涉问题分析，利用CAE分析、三坐标软件、数模模拟装配等技术手段找到问题原因，在考虑改进成本、改进难度、改进周期等诸多因素后，提出改进方案。同时提出在项目开发前期，应利用各类分析设备及软件，对影响整车性能的重要零部件及系统进行充分评估分析，采取最优设计方案，避免量产后出现难以改进的系统问题。

[参考文献]

{1}代洪，陆孟雄，钟其斌.《汽车构造》 江苏大学出版社.2016

[2]齐志鹏.《汽车制动系统的结构原理与检修》人民邮电出版社.2002

[3]路梅.《驻车制动操纵手柄疲劳分析》 长春大学学报.2010