一種汽車制動解除慢的成因分析

胡華東 張光哲 謝浩

摘要：根據(jù)制動力系數(shù)和滑動率理論曲線，推理出其逆向過程，分析了一種制動解除慢的形成原因和影響因素，為整車開發(fā)設(shè)計提供了依據(jù)。

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

中圖分類號：U463.5 文獻標志碼：A 文章編號：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，汽車在行駛過程中，制動時能迅速減速并停車，解除制動后能快速起步，這是對汽車制動系統(tǒng)的基本性能要求。在對一款工程自卸車（驅(qū)動型式4×2、N3類、標載GVW14 t）進行場地道路試驗過程中，遇到以下異常現(xiàn)象：正常行車制動（腳剎）減速時（未減速到停車狀態(tài)），發(fā)現(xiàn)在解除制動再加速時，有短暫（約1～2 s）的制動拖帶感覺，即感覺制動解除慢，在拖帶感覺的時間段內(nèi)，駕駛室有較明顯的抖動。滿載和空載時均有同感，重踩感覺強烈，輕踩感覺略輕，即使制動不太強，拖帶和抖動感覺也較明顯，即存在制動解除緩慢問題，導(dǎo)致整車制動操作舒適性差，同時也會影響行車安全。

1 制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該車制動系統(tǒng)為鼓式制動器、氣壓制動，制動系統(tǒng)氣路組成見圖1。行車制動采用前、后橋雙回路，即前、后橋制動器起作用。制動時，壓縮空氣進入前橋膜片氣室和后橋彈簧氣室的膜片腔，氣室通過調(diào)整臂促動制動器完成制動。解除制動時，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)急和駐車制動采用后橋彈簧儲能制動，后橋制動器兼做駐車制動器。行車制動后橋回路采用繼動閥。

2 整車靜態(tài)檢查

檢查制動器運動是否順暢，確認是否為制動器發(fā)卡導(dǎo)致制動解除慢。制動鼓、制動蹄表面無異常，磨損均勻，制動鼓工作面徑向跳動0.4 mm，滿足技術(shù)要求，制動器凸輪軸轉(zhuǎn)動靈活，制動器動作靈活，回位正常，制動器在制動、解除制動過程中無明顯發(fā)卡阻滯現(xiàn)象。

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

表1 幾種車輛氣壓釋放時間對比

從釋放時間分析，現(xiàn)車時間無明顯異常，與國內(nèi)競品車相比要短，對比車型均未反映制動拖帶，說明釋放時間的長短不是產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要影響因素。

為了進一步確認釋放時間的長短對此感受的影響，在現(xiàn)車上增加快放閥、采用大通道繼動閥，縮短氣室排氣時間，檢測釋放時間，并主觀評價制動拖帶感受，見表2。

上述試驗表明，縮短釋放時間，對拖帶感受的改善不明顯。

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

3 整車動態(tài)分析

檢查整車動態(tài)制動情況，了解制動效果，標載狀態(tài)時，車速70 km/h，制動減速到30 km/h，迅速松開制動踏板，拖帶、駕駛室抖動感覺明顯。從輪胎印痕看，后輪抱死拖滑嚴重（拖印約8 m），輪胎滑動接地點磨損明顯，見圖2、圖3。圖3中的黑點為輪胎滑動接地點，磨損的輪胎碎屑從胎紋中掉落地上所致，黑點前后間距正好為輪胎周長。

設(shè)計時考慮到工程車可能的超載需要，制動力在車橋之間的分配曲線（見圖4）滿足GB12676-1999《汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗方法》的前提下，根據(jù)超載負荷主要集中在后橋的特點（見表3），為提高整車行駛安全性能，適當(dāng)加大了后橋制動力，因此即使在標載狀態(tài)，后輪也易抱死（見圖4，制動強度超過0.2，后輪就會抱死）。

主觀評價不同載荷下、減小后橋輸出氣壓（即采用感載閥、減小后橋制動力）的制動拖帶感覺（見表4），發(fā)現(xiàn)后輪抱死時，就會明顯感覺到制動拖帶。

經(jīng)過動態(tài)試驗分析：只有后橋車輪抱死，解除制動時，才會發(fā)生拖帶；后橋車輪未抱死，解除制動時，則沒有拖帶感受。

4 原因分析

從制動力系數(shù)和滑動率曲線（見圖5）可知，制動過程中，滑動率在15%～20%，制動力達到最大，滑動率達到100%（車輪抱死），制動力較峰值有所下降。

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

車輪由滑動到滾動、制動解除均是同一個過程，發(fā)生拖帶感覺時，上述過程正好重疊。結(jié)合整車動態(tài)試驗結(jié)果，下面定性分析其影響因素。

1）與制動強度相關(guān)

重踩制動明顯（見圖6、圖7），制動強度越大，氣室氣壓越高，則后橋車輪抱死程度越高。解除制動時，車輪滑動時間長，阻力增大點滯后嚴重，導(dǎo)致制動拖帶感受強烈。

2）與后橋載荷相關(guān)

輕載感覺明顯（見圖8、圖9）：同一輛車，后橋載荷越輕，如無感載閥，減小后橋制動力，制動時后輪越易抱死，即使制動強度不大，也能明顯感受到制動拖帶。

3）與釋放時間相關(guān)

制動時車輪抱死，釋放時間越長，到最大阻力點的過程越長，感覺制動拖帶明顯。當(dāng)然即使時間再短，也會存在拖帶感受，見圖10、圖11。

從上述分析可知：制動造成后橋車輪抱死，解除制動過程中，車輪存在由滑動轉(zhuǎn)為滾動，制動力有瞬間增大、再迅速下降的過程，這是造成拖帶感覺的主要原因。制動時如后橋車輪抱死，制動強度越大、后橋載荷越輕、釋放時間越長，拖帶感受越明顯。

為進一步驗證上述分析，找到一輛與該車制動系統(tǒng)相同的在售車，進行了制動拖帶感覺對比（見表5）。

在售車表現(xiàn)與現(xiàn)車相同，在售車已銷售多年，用戶均未反映制動解除滯后問題，說明解除滯后的制動工況，在實際使用中出現(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力，決定現(xiàn)車制動系統(tǒng)仍然維持現(xiàn)狀。

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

5 結(jié)論

這種制動解除慢的工況為：正常行車制動減速，未減速到停車狀態(tài)。發(fā)生原因為在制動解除時，后橋車輪從滑動到滾動，制動力有瞬間增大、再迅速下降的這樣一個過程。本文根據(jù)制動力系數(shù)和滑動率曲線理論（見圖5），推理出其逆向過程，分析了形成原因和影響因素，為整車開發(fā)設(shè)計提供了依據(jù)，對以后解決類似問題具有較強的指導(dǎo)意義。

參考文獻：

［1］ 余志生. 汽車理論［M］ . 北京：機械工業(yè)出版社，2004.