不制动时,制动鼓的内圆柱面与制动蹄摩擦片的外圆柱之间有一定的间隙,使车轮和制动鼓可以自由转动。
制动时,驾驶员踩下制动板,通过推杆推动主缸活塞,使主缸内的油液产生一定压力后流入制动轮缸,推动轮缸活塞使两侧制动蹄绕支撑销传动,将摩擦片压紧在制动的内圆柱面上。这样,不旋转的制动蹄就对旋转的制动鼓作用一摩擦力矩MU其方向与车轮旋转的方向相反。制动鼓将该力矩到车轮后,由于车轮与路面间的附着作用,车轮即对里面作用一个方向的周缘力FU,同时,路面对车轮作用着一个向后的反作用力Fb,即制动力。制动力作用的结果使车轮转速下降,从而使汽车减速或停车。放松制动踏板,在回位弹簧的作用下,制动蹄回到原位,制动解除。
显然,汽车制动力不仅取决于制动力矩,还取决于轮胎与路面间的附着条件,即制动力只能小于附着力。当制动力等于附着力时,车轮将被抱死而在路面上滑移。滑移会使胎面局部严重磨损,并使胎面局部受高温造成软化,就好像轮胎与路面被一层润滑剂隔开,使附着力系数减小,制动性变差。
为了实现最佳制动,近年来国内外不少汽车生产厂家在制动系中增设制动力分配调节装置,以减少车轮的抱死现象,但最理想的还是电子控制的制动防抱死装置。
第4章新技术 全电路制动(BBW)4.1 BBW的组成BBW(brake-by-wire)是指一系列智能制动控制系统的集成,它提供诸如ABS,车辆稳定性控制、助力制动毕业论文http://www.751com.cn 、牵引力控制等等现有制动系统的功能,并通过车载有线网络把各个系统有机的结合成一个完整的功能体系。原有的制动踏板采用了一个模拟发生器替代,用以接受驾驶员的制动意图,产生、传递制动信号给控制和执行机构,并根据一定的算法模拟反馈给驾驶员。显而易见,它需要非常安全可靠的结构,用以正常的工作。
BBW是未来制动控制系统的L发展方向。全电制动不同于传统的制动系统,因为其传递的是电,而不是液压油或压缩空气,可以省略许多管路和传感器,缩短制动反应时间。全电制动的结构如图2所示。其主要包含以下部分:
a)电制动器。其结构和液压制动器基本类似,有盘式和鼓式两种,作动器是电动机;
b)电制动控制单元(ECU)。接收制动踏板发出的信号,控制制动器制动;接收驻车制动信号,控制驻车制动;接收车轮传感器信号,识别车轮是否抱死、打滑等,控制车轮制动力,实现防抱死和驱动防滑。由于各种控制系统如卫星定位、导航系统,自动变速系统,无级转向系统,悬架系统等的控制系统与制动控制系统高度集成,所以ECU还得兼顾这些系统的控制;
c)轮速传感器。准确、可靠、及时地获得车轮的速度;
d)线束。给系统传递能源和电控制信号;
e)电源。为整个电制动系统提供能源。与其他系统共用。可以是各种电源,也包括再生能源。
从结构上可以看出这种全电路制动系统具有其他传统制动控制系统无法比拟的优点:
a)整个制动系统结构简单,省去了传统制动系统中的制动油箱、制动主缸、助力装置。液压阀、复杂的管路系统等部件,使整车质量降低;
b)制动响应时间短,提高制动性能;
c)无制动液,文护简单;
d)系统总成制造、装配、测试简单快捷,制动分总成为模块化结构;
e)采用电线连接,系统耐久性能良好;
f)易于改进,稍加改进就可以增加各种电控制功能。
由于技术发展程度的局限,目前出现了两种形式的brake-by-wire系统.
4.2 BBW的分类 4.2.1 EHB的简介EHB(Electro-Hydraulic Brake)即线控液压制动器,是在传统的液压制动器基础上发展而来的。EHB用一个综合的制动模块来取代传统制动器中的压力调节器和ABS模块等,这个综合制动模块就包含了电机、泵、蓄电池等等部件,它可以产生并储存制动压力,并可分别对4个轮胎的制动力矩进行单独调节。比传统的液压制动器,EHB有了显著的进步,其结构紧凑、改善了制动效能、控制方便可靠、制动噪声显著减小、不需要真空装置、有效减轻了制动踏板的打脚、提供了更好的踏板感觉。由于模块化程度的提高,在车辆设计过程中又提高了设计的灵活性、减少了制动系统的零部件数量、节省了车内制动系统的布置、空间。可见相比传统的液压制动器,EHB有了很大的改善。但是EHB还是有其局限性,那就是整个系统仍然需要液压部件,其基本的还是离不开制动液。
EHB的出现主要是为以后研究和生产EMB打下基础、并积累大量的生产经验。早在1993年FORD公司就有一款电动汽车采用了EHB,后来通用公司在其一款轿车上也采用了EHB制动系统。可见国外的大汽车公司早就开始了对brake-by-wire制动系统的研究.
4.2.2 EMB的简介如果把EHB称为“湿”式brake-by-wire制动系统的话,那么EMB就是“干”式brake-by-wire制动系统。EMB是Electromechanical Brake的英文简称,它和EHB以及HB的最大区别就在于它不再需要制动液和液压部件,制动力矩完全是通过安装在4个轮胎上的由电机驱动的执行机构产生。因此相应的取消了制动主缸、液压管路等等,可以大大简化制动系统的结构、便于布置、装配和文修,更为显著的是随着制动液的取消,对于环境的污染大大降低了。
另外由于相应可以取消很多现有部件,因此可以大大的减轻系统的重量,便于对车辆底盘进行综合主动控制。其突出的优点是:不需要制动管路从而降低了制造成本和安装布置的难度、制动效能得到了提高性能稳定毕业论文http://www.751com.cn 、不需要制动液降低了成本并且保护环境、便于融人到车辆综合控制的网络中去(CAN总线)、由于减少了部件数降低了对空间的占用、由于制动踏板只提供参考输人不直接作用于制动系统之上便于改善踏板性能。
从20世界90年代开始,一些著名的汽车电子零配件生产厂商如Bosch,Siemens以及ContinentalTeves等相继开始了对EMB电制动器的研究,并做过一些相应的系统仿真和装车试验 。
4.2.3 EMB系统的结构和分类 对于EMB系统的机械执行机构,它直接接受电动机产生的力矩,并放大作用到制动盘上,其结构应该满足如下几个基本的要求:
1)结构紧凑,便于布置;
2)能够把转动转化为平动;
3)有减速增矩、自增力机构;
4)能够自动补偿制动间隙;
5)能够提供停车时的驻车制动;
6)安全可靠、工作时间长。
如前所述的各家公司都取得了各自的研究成果并成功申请了部分专利保护。总的来说,EMB制动系统从节省能量的角度来说可以分为两个大类,其一是电动机直接带动机械执行机构然后作用到制动盘上,其典型是Continental Teves公司研制的制动器;第二类是电动机通过一个自增力机构,间接作用到制动盘上,可以大大降低系统所消耗的能量,German Aerospace Center (DLR)内部资料显示其公司研制的EMB制动系统eBrake比第一类结构节省了约83%的能量。第一种结构形式的制动器特点是控制简单,制动过程稳定;但是由于电机提供所有推动制动块所需的推力,使得所需的驱动电机的功率很大,从而造成电机的尺寸、重量和能耗都较大。第二种结构形式的制动器由于间接利用了汽车的动能作为制动自增力,驱动电机所需功率可大幅下降,只需要约3%的其它替代方案的能耗,其体积、尺寸和重量也必然比第一种结构形式的制动器小,不过目前这种形式的制动器控制难度大,制动稳定性也不如前者.