1 汽车制动时的车轮受力分析
汽车制动时的车轮受力分析如图1所示,其中Mu是制动器的摩擦力矩,r为车轮半径,Xb为制动器作用于车轮边缘的力(Xb=Mu/r),Fb是地面制动力,W为车轮所在轴的轴荷,T为车轴对车轮的推力,Z为地面对车轮的法向反作用力。
2 汽车制动力分析
汽车制动力指的就是Fb,它是地面阻止车轮滑动的力,作用于轮胎边缘。Fb来源于车轮与地面的附着力(Ff,Ff=Zxf,其中f为车轮与地面的附着系数),可以通过控制Xb(即踩下制动踏板)来控制Fb,但无论Xb怎么变化,Fb都不会大于Ff,即Fb≤Ff。
Ff、X b及Fb间的关系如图2所示(横坐标S代表制动踏板行程,纵坐标F代表力的大小),未踩下制动踏板时(Xb=0N),车轮在路面上纯滚动,Fb=0 N;踩下制动踏板,制动器产生Xb,车轮由滚动变为部分滑动或纯滑动,若Xb<Ff,车轮在地面上边滚动边滑动,此时Fb =Xb,即Fb随着Xb的增大而增大;若Xb≥Ff,车轮被抱死,车轮在路面上纯滑动,此时Fb,达到最大值,即Fb=Ff, Fb不再随着Xb的增大而增大,但车辆的操控性会大大降低,因此采用ABS防止这种情况的持续发生。
3 汽车制动力分配与平衡
汽车制动时,由于惯性作用,轴荷会发生转移,前轮的轴荷增大,后轮的轴荷减小,制动减速度越大轴荷转移量越大,又由于F1=Zxf,因此在f不变的情况下,Z发生变化,Ff也会发生变化,此时为了使前后车轮能够同时获得最大的Fb,前后车轮Xb的分配比例也应发生变化。
《机动车运行安全技术条件》(GB 7258-2012)不仅要求行车制动的制动力应在各轴之间合理分配,还要求行车制动时制动力应在同一轴左右车轮之间相对车辆纵向中心平面合理分配,只有同时满足这2项要求才能保证行车制动的稳定性,其具体要求如下:台试检验汽车制动性能时,在制动力增长全过程中同时测得的左右车轮制动力差的最大值与全过程中测得的该轴左右车轮最大制动力大者之比,对前轴不应大于24%,对后轴及其他轴,在轴制动力不小于该轴荷的60%时应不大于30%;当后轴及其他轴的制动力小于该轴荷的60%时,在制动力增长全过程中同时测得的左右车轮制动力差的最大值不应大于该轴轴荷的10%。