一種汽車制動(dòng)解除慢的成因分析

胡華東 張光哲 謝浩

摘要：根據(jù)制動(dòng)力系數(shù)和滑動(dòng)率理論曲線，推理出其逆向過(guò)程，分析了一種制動(dòng)解除慢的形成原因和影響因素，為整車開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：制動(dòng)解除慢；制動(dòng)力系數(shù)和滑動(dòng)率理論曲線；理論分析

中圖分類號(hào)：U463.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2550（2012）02-0019-05

Reason Analysis for a Slow Release of Automobile Brake

HU Hua-dong ， ZHANG Guang-zhe，XIE Hao

（DongfengCommercial Vehicle Technical Center of DFL， Wuhan 430056， China）

Abstract: According to braking force ratio and theoretical curve of slip ratio，it reasoning out the reverse process， analysing the reason and factor why brake slow release occur so as to provide theory basis for commercial vehicle research and development.

Key words: slow release of automobile brake； braking force ratio and theoretical curve of slip ratio； theoretical analysis

按照駕駛員的意愿，汽車在行駛過(guò)程中，制動(dòng)時(shí)能迅速減速并停車，解除制動(dòng)后能快速起步，這是對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的基本性能要求。在對(duì)一款工程自卸車（驅(qū)動(dòng)型式4×2、N3類、標(biāo)載GVW14 t）進(jìn)行場(chǎng)地道路試驗(yàn)過(guò)程中，遇到以下異?，F(xiàn)象：正常行車制動(dòng)（腳剎）減速時(shí)（未減速到停車狀態(tài)），發(fā)現(xiàn)在解除制動(dòng)再加速時(shí)，有短暫（約1～2 s）的制動(dòng)拖帶感覺(jué)，即感覺(jué)制動(dòng)解除慢，在拖帶感覺(jué)的時(shí)間段內(nèi)，駕駛室有較明顯的抖動(dòng)。滿載和空載時(shí)均有同感，重踩感覺(jué)強(qiáng)烈，輕踩感覺(jué)略輕，即使制動(dòng)不太強(qiáng)，拖帶和抖動(dòng)感覺(jué)也較明顯，即存在制動(dòng)解除緩慢問(wèn)題，導(dǎo)致整車制動(dòng)操作舒適性差，同時(shí)也會(huì)影響行車安全。

1 制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該車制動(dòng)系統(tǒng)為鼓式制動(dòng)器、氣壓制動(dòng)，制動(dòng)系統(tǒng)氣路組成見(jiàn)圖1。行車制動(dòng)采用前、后橋雙回路，即前、后橋制動(dòng)器起作用。制動(dòng)時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入前橋膜片氣室和后橋彈簧氣室的膜片腔，氣室通過(guò)調(diào)整臂促動(dòng)制動(dòng)器完成制動(dòng)。解除制動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)排空前橋膜片氣室和后橋彈簧氣室的膜片腔的壓縮空氣。應(yīng)急和駐車制動(dòng)采用后橋彈簧儲(chǔ)能制動(dòng)，后橋制動(dòng)器兼做駐車制動(dòng)器。行車制動(dòng)后橋回路采用繼動(dòng)閥。

2 整車靜態(tài)檢查

檢查制動(dòng)器運(yùn)動(dòng)是否順暢，確認(rèn)是否為制動(dòng)器發(fā)卡導(dǎo)致制動(dòng)解除慢。制動(dòng)鼓、制動(dòng)蹄表面無(wú)異常，磨損均勻，制動(dòng)鼓工作面徑向跳動(dòng)0.4 mm，滿足技術(shù)要求，制動(dòng)器凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，制動(dòng)器動(dòng)作靈活，回位正常，制動(dòng)器在制動(dòng)、解除制動(dòng)過(guò)程中無(wú)明顯發(fā)卡阻滯現(xiàn)象。

檢測(cè)各氣室的排氣時(shí)間是否正常，即測(cè)量氣壓釋放時(shí)間，確認(rèn)是否為氣室壓縮空氣排出不暢或不能排盡導(dǎo)致制動(dòng)解除慢。氣室氣壓完全下降到0的時(shí)間見(jiàn)表1。

表1 幾種車輛氣壓釋放時(shí)間對(duì)比

從釋放時(shí)間分析，現(xiàn)車時(shí)間無(wú)明顯異常，與國(guó)內(nèi)競(jìng)品車相比要短，對(duì)比車型均未反映制動(dòng)拖帶，說(shuō)明釋放時(shí)間的長(zhǎng)短不是產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要影響因素。

為了進(jìn)一步確認(rèn)釋放時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)此感受的影響，在現(xiàn)車上增加快放閥、采用大通道繼動(dòng)閥，縮短氣室排氣時(shí)間，檢測(cè)釋放時(shí)間，并主觀評(píng)價(jià)制動(dòng)拖帶感受，見(jiàn)表2。

上述試驗(yàn)表明，縮短釋放時(shí)間，對(duì)拖帶感受的改善不明顯。

經(jīng)過(guò)常規(guī)檢查分析，制動(dòng)系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)異常，未找出導(dǎo)致制動(dòng)拖帶的具體原因。

3 整車動(dòng)態(tài)分析

檢查整車動(dòng)態(tài)制動(dòng)情況，了解制動(dòng)效果，標(biāo)載狀態(tài)時(shí)，車速70 km/h，制動(dòng)減速到30 km/h，迅速松開(kāi)制動(dòng)踏板，拖帶、駕駛室抖動(dòng)感覺(jué)明顯。從輪胎印痕看，后輪抱死拖滑嚴(yán)重（拖印約8 m），輪胎滑動(dòng)接地點(diǎn)磨損明顯，見(jiàn)圖2、圖3。圖3中的黑點(diǎn)為輪胎滑動(dòng)接地點(diǎn)，磨損的輪胎碎屑從胎紋中掉落地上所致，黑點(diǎn)前后間距正好為輪胎周長(zhǎng)。

設(shè)計(jì)時(shí)考慮到工程車可能的超載需要，制動(dòng)力在車橋之間的分配曲線（見(jiàn)圖4）滿足GB12676-1999《汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法》的前提下，根據(jù)超載負(fù)荷主要集中在后橋的特點(diǎn)（見(jiàn)表3），為提高整車行駛安全性能，適當(dāng)加大了后橋制動(dòng)力，因此即使在標(biāo)載狀態(tài)，后輪也易抱死（見(jiàn)圖4，制動(dòng)強(qiáng)度超過(guò)0.2，后輪就會(huì)抱死）。

主觀評(píng)價(jià)不同載荷下、減小后橋輸出氣壓（即采用感載閥、減小后橋制動(dòng)力）的制動(dòng)拖帶感覺(jué)（見(jiàn)表4），發(fā)現(xiàn)后輪抱死時(shí)，就會(huì)明顯感覺(jué)到制動(dòng)拖帶。

經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)分析：只有后橋車輪抱死，解除制動(dòng)時(shí)，才會(huì)發(fā)生拖帶；后橋車輪未抱死，解除制動(dòng)時(shí)，則沒(méi)有拖帶感受。

4 原因分析

從制動(dòng)力系數(shù)和滑動(dòng)率曲線（見(jiàn)圖5）可知，制動(dòng)過(guò)程中，滑動(dòng)率在15%～20%，制動(dòng)力達(dá)到最大，滑動(dòng)率達(dá)到100%（車輪抱死），制動(dòng)力較峰值有所下降。

該車的試驗(yàn)工況為制動(dòng)減速，車輛并未停駐，制動(dòng)拖帶感受均發(fā)生在后橋車輪抱死的狀態(tài)，此時(shí)車輛一直在向前移動(dòng)，前輪滾動(dòng)、后輪滑動(dòng)，再次加速時(shí)，后橋車輪從滑動(dòng)到滾動(dòng)，存在這樣一個(gè)逆向過(guò)程（見(jiàn)圖5 釋放過(guò)程）。即制動(dòng)釋放需要一個(gè)過(guò)程，在制動(dòng)釋放期間（排出壓縮空氣），車輪存在從滑動(dòng)到滾動(dòng)，制動(dòng)力有瞬間增大、再迅速下降的過(guò)程，這是造成拖帶感覺(jué)的主要原因。

車輪由滑動(dòng)到滾動(dòng)、制動(dòng)解除均是同一個(gè)過(guò)程，發(fā)生拖帶感覺(jué)時(shí)，上述過(guò)程正好重疊。結(jié)合整車動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果，下面定性分析其影響因素。

1）與制動(dòng)強(qiáng)度相關(guān)

重踩制動(dòng)明顯（見(jiàn)圖6、圖7），制動(dòng)強(qiáng)度越大，氣室氣壓越高，則后橋車輪抱死程度越高。解除制動(dòng)時(shí)，車輪滑動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，阻力增大點(diǎn)滯后嚴(yán)重，導(dǎo)致制動(dòng)拖帶感受強(qiáng)烈。

2）與后橋載荷相關(guān)

輕載感覺(jué)明顯（見(jiàn)圖8、圖9）：同一輛車，后橋載荷越輕，如無(wú)感載閥，減小后橋制動(dòng)力，制動(dòng)時(shí)后輪越易抱死，即使制動(dòng)強(qiáng)度不大，也能明顯感受到制動(dòng)拖帶。

3）與釋放時(shí)間相關(guān)

制動(dòng)時(shí)車輪抱死，釋放時(shí)間越長(zhǎng)，到最大阻力點(diǎn)的過(guò)程越長(zhǎng)，感覺(jué)制動(dòng)拖帶明顯。當(dāng)然即使時(shí)間再短，也會(huì)存在拖帶感受，見(jiàn)圖10、圖11。

從上述分析可知：制動(dòng)造成后橋車輪抱死，解除制動(dòng)過(guò)程中，車輪存在由滑動(dòng)轉(zhuǎn)為滾動(dòng)，制動(dòng)力有瞬間增大、再迅速下降的過(guò)程，這是造成拖帶感覺(jué)的主要原因。制動(dòng)時(shí)如后橋車輪抱死，制動(dòng)強(qiáng)度越大、后橋載荷越輕、釋放時(shí)間越長(zhǎng)，拖帶感受越明顯。

為進(jìn)一步驗(yàn)證上述分析，找到一輛與該車制動(dòng)系統(tǒng)相同的在售車，進(jìn)行了制動(dòng)拖帶感覺(jué)對(duì)比（見(jiàn)表5）。

在售車表現(xiàn)與現(xiàn)車相同，在售車已銷售多年，用戶均未反映制動(dòng)解除滯后問(wèn)題，說(shuō)明解除滯后的制動(dòng)工況，在實(shí)際使用中出現(xiàn)不多。結(jié)合工程車使用條件（重載、低速），后橋需要較大的制動(dòng)力，決定現(xiàn)車制動(dòng)系統(tǒng)仍然維持現(xiàn)狀。

當(dāng)然，如果需要改善，可采用如下方法：減小后橋制動(dòng)力，可改變前后橋制動(dòng)力分配，避免后輪過(guò)早抱死；后橋回路采用感載閥（代替繼動(dòng)閥），可改變空載時(shí)的前后橋制動(dòng)力分配，避免空載后橋制動(dòng)強(qiáng)烈、易抱死的情況。

5 結(jié)論

這種制動(dòng)解除慢的工況為：正常行車制動(dòng)減速，未減速到停車狀態(tài)。發(fā)生原因?yàn)樵谥苿?dòng)解除時(shí)，后橋車輪從滑動(dòng)到滾動(dòng)，制動(dòng)力有瞬間增大、再迅速下降的這樣一個(gè)過(guò)程。本文根據(jù)制動(dòng)力系數(shù)和滑動(dòng)率曲線理論（見(jiàn)圖5），推理出其逆向過(guò)程，分析了形成原因和影響因素，為整車開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)，對(duì)以后解決類似問(wèn)題具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 余志生. 汽車?yán)碚摚跰］ . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.