一种汽车制动解除慢的成因分析
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摘要：根据制动力系数和滑动率理论曲线，推理出其逆向过程，分析了一种制动解除慢的形成原因和影响因素，为整车开发设计提供了依据。
关键词：制动解除慢；制动力系数和滑动率理论曲线；理论分析
中图分类号：U463.5 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2012）02-0019-05
Reason Analysis for a Slow Release of Automobile Brake
HU Hua-dong ， ZHANG Guang-zhe，XIE Hao
（Dongfeng Commercial 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
按照驾驶员的意愿，汽车在行驶过程中，制动时能迅速减速并停车，解除制动后能快速起步，这是对汽车制动系统的基本性能要求。在对一款工程自卸车（驱动型式4×2、N3类、标载GVW14 t）进行场地道路试验过程中，遇到以下异常现象：正常行车制动（脚刹）减速时（未减速到停车状态），发现在解除制动再加速时，有短暂（约1～2 s）的制动拖带感觉，即感觉制动解除慢，在拖带感觉的时间段内，驾驶室有较明显的抖动。满载和空载时均有同感，重踩感觉强烈，轻踩感觉略轻，即使制动不太强，拖带和抖动感觉也较明显，即存在制动解除缓慢问题，导致整车制动操作舒适性差，同时也会影响行车安全。
1 制动系统结构
该车制动系统为鼓式制动器、气压制动，制动系统气路组成见图1。行车制动采用前、后桥双回路，即前、后桥制动器起作用。制动时，压缩空气进入前桥膜片气室和后桥弹簧气室的膜片腔，气室通过调整臂促动制动器完成制动。解除制动时，系统排空前桥膜片气室和后桥弹簧气室的膜片腔的压缩空气。应急和驻车制动采用后桥弹簧储能制动，后桥制动器兼做驻车制动器。行车制动后桥回路采用继动阀。
2 整车静态检查
检查制动器运动是否顺畅，确认是否为制动器发卡导致制动解除慢。制动鼓、制动蹄表面无异常，磨损均匀，制动鼓工作面径向跳动0.4 mm，满足技术要求，制动器凸轮轴转动灵活，制动器动作灵活，回位正常，制动器在制动、解除制动过程中无明显发卡阻滞现象。
检测各气室的排气时间是否正常，即测量气压释放时间，确认是否为气室压缩空气排出不畅或不能排尽导致制动解除慢。气室气压完全下降到0的时间见表1。
表1 几种车辆气压释放时间对比
从释放时间分析，现车时间无明显异常，与国内竞品车相比要短，对比车型均未反映制动拖带，说明释放时间的长短不是产生该现象的主要影响因素。
为了进一步确认释放时间的长短对此感受的影响，在现车上增加快放阀、采用大通道继动阀，缩短气室排气时间，检测释放时间，并主观评价制动拖带感受，见表2。
上述试验表明，缩短释放时间，对拖带感受的改善不明显。
经过常规检查分析，制动系统未发现异常，未找出导致制动拖带的具体原因。
3 整车动态分析
检查整车动态制动情况，了解制动效果，标载状态时，车速70 km/h，制动减速到30 km/h，迅速松开制动踏板，拖带、驾驶室抖动感觉明显。从轮胎印痕看，后轮抱死拖滑严重（拖印约8 m），轮胎滑动接地点磨损明显，见图2、图3。图3中的黑点为轮胎滑动接地点，磨损的轮胎碎屑从胎纹中掉落地上所致，黑点前后间距正好为轮胎周长。
设计时考虑到工程车可能的超载需要，制动力在车桥之间的分配曲线（见图4）满足GB12676-1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》的前提下，根据超载负荷主要集中在后桥的特点（见表3），为提高整车行驶安全性能，适当加大了后桥制动力，因此即使在标载状态，后轮也易抱死（见图4，制动强度超过0.2，后轮就会抱死）。
主观评价不同载荷下、减小后桥输出气压（即采用感载阀、减小后桥制动力）的制动拖带感觉（见表4），发现后轮抱死时，就会明显感觉到制动拖带。
经过动态试验分析：只有后桥车轮抱死，解除制动时，才会发生拖带；后桥车轮未抱死，解除制动时，则没有拖带感受。
4 原因分析
从制动力系数和滑动率曲线（见图5）可知，制动过程中，滑动率在15%～20%，制动力达到最大，滑动率达到100%（车轮抱死），制动力较峰值有所下降。
该车的试验工况为制动减速，车辆并未停驻，制动拖带感受均发生在后桥车轮抱死的状态，此时车辆一直在向前移动，前轮滚动、后轮滑动，再次加速时，后桥车轮从滑动到滚动，存在这样一个逆向过程（见图5 释放过程）。即制动释放需要一个过程，在制动释放期间（排出压缩空气），车轮存在从滑动到滚动，制动力有瞬间增大、再迅速下降的过程，这是造成拖带感觉的主要原因。
车轮由滑动到滚动、制动解除均是同一个过程，发生拖带感觉时，上述过程正好重叠。结合整车动态试验结果，下面定性分析其影响因素。
1）与制动强度相关
重踩制动明显（见图6、图7），制动强度越大，气室气压越高，则后桥车轮抱死程度越高。解除制动时，车轮滑动时间长，阻力增大点滞后严重，导致制动拖带感受强烈。
2）与后桥载荷相关
轻载感觉明显（见图8、图9）：同一辆车，后桥载荷越轻，如无感载阀，减小后桥制动力，制动时后轮越易抱死，即使制动强度不大，也能明显感受到制动拖带。
3）与释放时间相关
制动时车轮抱死，释放时间越长，到最大阻力点的过程越长，感觉制动拖带明显。当然即使时间再短，也会存在拖带感受，见图10、图11。
从上述分析可知：制动造成后桥车轮抱死，解除制动过程中，车轮存在由滑动转为滚动，制动力有瞬间增大、再迅速下降的过程，这是造成拖带感觉的主要原因。制动时如后桥车轮抱死，制动强度越大、后桥载荷越轻、释放时间越长，拖带感受越明显。
为进一步验证上述分析，找到一辆与该车制动系统相同的在售车，进行了制动拖带感觉对比（见表5）。
在售车表现与现车相同，在售车已销售多年，用户均未反映制动解除滞后问题，说明解除滞后的制动工况，在实际使用中出现不多。结合工程车使用条件（重载、低速），后桥需要较大的制动力，决定现车制动系统仍然维持现状。
当然，如果需要改善，可采用如下方法：减小后桥制动力，可改变前后桥制动力分配，避免后轮过早抱死；后桥回路采用感载阀（代替继动阀），可改变空载时的前后桥制动力分配，避免空载后桥制动强烈、易抱死的情况。
5 结论
这种制动解除慢的工况为：正常行车制动减速，未减速到停车状态。发生原因为在制动解除时，后桥车轮从滑动到滚动，制动力有瞬间增大、再迅速下降的这样一个过程。本文根据制动力系数和滑动率曲线理论（见图5），推理出其逆向过程，分析了形成原因和影响因素，为整车开发设计提供了依据，对以后解决类似问题具有较强的指导意义。
参考文献：
［1］ 余志生. 汽车理论［M］ . 北京：机械工业出版社，2004.