关于汽车制动方向稳定性的探讨

关于汽车制动方向稳定性的探讨长春汽车研究所汪泽润周汽一【bstreatllnthisaeradefinitinoofthebraedireetinoalstabilityofmotorevhieles15givennadthemajrofeatorsinflueneingthebraedireetinoalstabilityearstudiedOnthisbasistherin-eialmeasuresforeervntingfromunstablebraeomfotoervhielesearrooseddotinofaloadenssingvalvetoeontrolthebraingfoeredistributioneanimrovethebraestabilityofmotrvehielesMenawhileaeomarativetestofamotorvehielewithandwithoutloadsensingavlve15earriedoutaswell【摘要】论述了汽车制动方向稳定性的定义,分析了影响制动方向稳定性的主要因素,在此基础上提出了防止汽车制动不稳定的基本措施。采用感载阀调节制动力分配,可以提高汽车的制动稳定性。对同一辆汽车装与不装感载阀作了对比试验。主题词:汽车制动稳定性keywords:Motorvehiele,Brake,Stability一、前言所谓汽车制动方向稳定性,是指制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。制动跑偏是指汽车直线行驶制动时,自动向左或向右偏驶的现象。跑偏现象多数是由于技术状况不正常造成的,通过维修调整可以消除。侧滑是指汽车制动时,某一轴的车轮或两轴的车轮发生横向滑动的现象(其最危险的情况,是高速制动时后轴发生侧滑)。汽车制动时,前轴抱死使汽车失去转向能力,但汽车此时尚处于稳定状态;后轴抱死则可能使汽车失去控制,处于非稳定状态。因此,若使汽车获得较好的制动稳定性,制动中不应出现后轮先抱死的不稳定状态,但前轮也不宜抱死以保持汽车转向能力。前、后车轮最好处于即将抱死,而又未抱死的状态,即处于低滑动率的状态。这样,既能充分发挥其纵向附着能力,使汽车有高的制动效能,又能保持汽车的转向能力而不至于出现危险的后轴侧滑。汽车在制动过程中的跑偏与侧滑,是影响汽车行驶安全性,乃至造成交通事故的主要原因。因此,世界各国汽车行业都很关注对汽车制动方向稳定性的研究,尤其各大汽车生产国,不但对汽车制动方向稳定性做了大量的试验分析工作,而且在有关汽车法规中明确规定将汽车制动方向稳定性作为车辆主要检测项目之一。我国汽车行业对这一性能也做了大量的试验研究工作,在国家汽车标准中,也明文规定此项为必检项目。在质检工作中,对汽车制动方向稳定性有相应检测规定,质检人员对这一问题的感性知识可能多些,但理性知识较浅,因此有必要对汽车制动方向稳定性进行理论分析。二、影响汽车制动方向稳定性的主要因素影响汽车制动方向稳定性的因素很多,甚至连风向都会引起制动方向的不稳定。因此,在研究汽车制动方向稳定性时,应找出主要因素加以解决,以改善制动稳定性。1.载荷载荷的大小、均布程度都会影响制动方向的稳定性。以CA15汽车为例,在同一干燥沥青路面大约以同一车速进行满载与15/载一15一荷的制动对比试验,结果表明,其方向稳定性有很大的差异,试验结果见表1。从表1可以看出,载荷的变化会引起跑偏和侧滑。载荷越少,跑偏越严重,甚至引起侧滑,影响汽车的行驶安全性。如果载荷不均,也会引起同样的结果。因为汽车在不同行驶情况下,同一轴上的两轮的反作用力并不一致,同轴负荷大的车轮,地面制动力大,反之制动力小。尤其在制动过程中载荷在前后轴上重新分配,其结果导致制动方向不稳定,因此装载情况是不可忽视的。2.道路条件车轮与道路间相互作用的各种力,会随着道路情况(路面的不平度、附着系数等因素)的变化而变化。最危险的情况是侧.向力的增加,尤其在很低的附着系数的路面上制动(如潮湿路面、冰雪路面等)时,其制动效果更差。表2是CA15汽车在干、湿沥青路面上制动的试验结果。表2加,车轮从滚动逐渐转换为滑动,而且滑动的成分越来越大。当滑移率占一100%时,车轮完全抱死,在路面上拖滑,此时对制动方向稳定性危害最大,只要有一个车轮(尤其是后轮)受到外力作用,就会导致汽车侧滑或跑偏。下图为滑移率与附着系数关系曲线。从图中可以看出,滑移率越小,侧向附着系数越大,保持转向和防止侧滑的能力越大。如果能使滑移率保持在10%一20%之间,则可获得较大的纵向、侧向附着系数,但这对一般制动系统和汽车是无法做到的。附着系数的数值,取决于道路的材料、路面的状况、轮胎的结构、胎面花纹、材料及汽车运动速度等因素。纵向从表中可以看出,在制动初速度一样、管路压力相近的情况下,在干燥路面上制动时较稳定,而在潮湿路面上制动却跑偏了.095m(后轮向右侧滑)。路面的附着系数是道路条件的一个重要因素。侧向附着系数对制动方向稳定性危害最大。在制动过程中,随着制动强度的逐渐增一16一滑移率与附着系数关系曲线图3.装配调整质量装配调整质量的好坏,直接影响汽车的各种性能。就汽车的制动方向稳定性而言,如果装配调整不当、加工质量不高等,都会使其受到影响。如左、右轮的制动器间隙调整不等或摩擦元件加工质量不合格,在制动时都会引起左右轮制动力矩不等,导致跑偏或侧滑。所以在制动试验规范中(道路或台架),都明文规定在进行试验前一定要进行磨合试验并达到规定要求,以使摩擦副接合面积达到最大,使其发挥制动器的最大效能。另外,除摩擦副间隙调整外,摩擦材料本身性能对制动方向稳定性也有影响。4.车轮抱死顺序对制动方向稳定性的影响汽车制动时,前、后制动器抱死顺序不同,将会引起不同的结果。试验结果表明,制汽车技术动时前、后轮同时抱死虽较理想,但在转弯时汽车会失去转向能力;如果后轮比前轮先抱死,则会发生后轮侧滑,引起汽车剧烈地回转,严重时会调头;若前轮比后轮先抱死,则能防止后轮侧滑。5.悬架系和转向系的运动件干涉如果悬架系统和转向系统设计不合理,就会引起杆系在运动时相互干涉,在制动时会引起跑偏。尤其悬架弹性元件刚度太小,则会造成严重的制动不稳定。因此设计时要保证前悬架弹性元件具有一定的刚度,同时保证杆系运动的协调。三、防止汽车制动不稳定的基本措施按前面论述,前、后车轮同时抱死时,前、后制动器制动力的关系曲线为理想的制动力分配曲线,即I曲线,它与实际汽车前、后制动器制动力分配线月线的交点为同步附着系数。有固定制动力分配比的汽车,只能在其同步附着系数的路面上,才能使前、后轮同时抱死。`不同的刀线有不同的同步附着系数。一般在满载时,在同步附着系数以前,为前轮先抱死,在同步系数以后,为后轮先抱死;空载时,一般都是后轮先抱死,这对汽车制动稳定性是不利的。如果能改变月线的角度,使其接近理想制动力分配曲线,则虽然有可能丧失转向能力,但对汽车制动稳定性有利。一般而言,为了防止后轮抱死而发生危险的侧滑,月线总应在I曲线的下方,且月线越接近I曲线越好,这既能提高制动效率,又能减少前轮失去转向能力的可能性。根据这个观点,现代汽车的制动系中装有各种压力调节装置`(如限压阀、比例阀和感载阀等),以改变月线的位置,使其尽量接近I曲线。I曲线的位置,是由汽车总质量及质心位置确定的。随着载荷改变,I曲线位置会改变。比例阀只能适用于一种载荷时的月线和I曲线的配合,而对一些中、重型车,其装载质量不同时,总质量和质心位置变化较大,因此满载和空载时的I曲线差距也较大。在此1995年第1期情况下,限压阀和比例阀已不能保证汽车制动性能符合法规要求,故需采用感载阀。感载阀能给出各种载荷时的刀线和I曲线的配之、口。采用调节阀改变月线的制动系能提高汽车抗侧滑的能力,且制动效率也较高。但采用各种调节装置时的月线往往在I曲线的下方,因此前轮仍将抱死,使汽车失去转向能力。另外,从滑移率与附着系数关系曲线图可知,汽车的附着能力与车轮的运动状况有关,当滑移率为10%一20%时,有最大的附着力,而车轮完全抱死,即滑移率为100%时,附着力反而下降。一般的制动系(包括装有调节阀改变刀线的制动系),都无法利用峰值附着力,.因而需采用防抱装置。这种装置不仅能使汽车在制动时有优良的防后轴侧滑能力,而且保持了较好的转向能力。又由于它利用了峰值附着力,所以能充分发挥制动效能,提高制动减速度和缩短制动距离。四、感载阀在制动过程中的作用发展最早且应用最多的一种动力制动为气压制动。它是以发动机驱动的空气压缩机所产生的压缩空气压力作为制动的唯一力源;气压感载阀能自动调节输送到制动室的压力,使之与载荷成比例、从而避免汽车在制动过程中的跑偏与侧滑,提高汽车的制动稳定性。下面以CA15汽车的试验为例,说明感载阀对抑制跑偏所起的作用与效果。用同一辆CA15汽车,做装与不装气压感载阀直行时的制动稳定性试验。试验是在同种路段干、湿两种情况下进行的,不同载荷下以三种车速作对比试验。各种速度试验从低速往高速做。1.满载时装与不装感载阀在干、湿沥青路面上的对比试验(1)干沥青路面上表3为满载时在干沥青路面上的试验数据。从表3可以看出,装与不装感载阀,制动一17一距离虽很接近,但制动稳定性却不同。3okm/h、SOkm/h车速制动时均未跑偏;而62kmh/制动时,无感载阀车前轮向左跑偏。.80m,后轮向右跑偏o.75m,使该车超出3.7m宽的行车线外,而装感载阀的车则没跑偏。表3使车头超出了3.7m宽的行车线;而装阀的车在6k5m/h车速制动时仍未跑偏。表4制制动动车速速管路路减速度度制动动跑偏偏跑偏偏系系系(km/h)))压力力(g)))距离离方向向距离离(((((((kPa)))))(m)))))(m)))无无无300053999058889.888左/右右3.80/0.7555感感感5000549990.533326.0000000载载载6222539990.500043.6666666阀阀阀阀阀阀阀阀阀有有有3000549/539990.57779.8888888感感感5000539/510000.522226.7777777载载载6222520/490000.488843.7777777阀阀阀阀阀阀阀阀阀制制动动车速速管路路减速度度制动动跑偏偏跑偏偏系系系(km/h)))压力力(g)))距离离方向向距离离(((((((kPa)))))(m)))))(m)))无无感感3000580000.60009·444右/一一0.95/一一载载阀阀5000600000.500028.2222222有有感感3000560/540000.59999.6666666载载阀阀5000553/547770.488828.888888866666555530/490000.444459.00000002.1/5载荷时在干沥青路面上的对比试验装与不装感载阀15/载荷时在干沥青路面上的制动稳定性对比试验数据见表5。表5(2)湿沥青路面上表4为满载时在湿沥青路面上的试验数据。从表4可以看出,在3okm/h和sokm/h车速时,制动距离相近,但无感载阀时,sokm/h车速制动时,前轮向右偏了0.95m,制制动动车速速管路压力力制动动跑偏偏跑偏距离离系系系(km/h)))(kPa)))距离(m)))方向向(m)))无无感感3000500008.333右/一一0.65/一一载载阀阀50004800021.444右/左左2.35/0.7555555556664700027.6666666有有感感3000590/340008.2222222载载阀阀4999580/3100020.000000066666555490/3100036.0000000(下转第39页)(上接第5页)高于SV的工作电压,但不能超过额定电压值。使用CMOS器件时注意事项此时要严格按照要求去做,一般工作台铺上接地铜板或铜网;焊接用的烙铁功率不要太大,并将烙铁头接地,且焊接时间要短;不要将不用的输入端悬空,应根据逻辑要求将它们通过电阻接电源或接地;在前级驱动能力允许和工作速度允许的情况下