基于同步附著系數(shù)的優(yōu)化改進(jìn)整車制動(dòng)性能的案例

沙雷 郭瑞玲 楊暢

摘 要：在整車制動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)過程中，同步附著系數(shù)是整車制動(dòng)性能表現(xiàn)出的重要參數(shù)。通過理論分析與計(jì)算，調(diào)整前后制動(dòng)器參數(shù)，使其搭配更合理，實(shí)現(xiàn)了同步附著系數(shù)的優(yōu)化，從而改善了整車制動(dòng)性能的表現(xiàn)，并通過制動(dòng)性能客觀測試的手段進(jìn)行了驗(yàn)證，據(jù)此給出了類似車型同步附著系數(shù)的參考值。

關(guān)鍵詞：同步附著系數(shù);車輛;制動(dòng)性能

1 前言

汽車的制動(dòng)性能是汽車的主要性能之一。制動(dòng)性能直接關(guān)系到交通安全，是汽車安全行駛的重要保障[1]。而且隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，車輛使用人越來越重視車輛使用時(shí)的舒適性、便利性等。制動(dòng)作為日常行車常用的功能，其性能表現(xiàn)是駕駛?cè)伺c乘坐人的重要的易感知因素。

在傳統(tǒng)的整車制動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)中，汽車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)多采用經(jīng)驗(yàn)和靜態(tài)的設(shè)計(jì)方法[2]。但隨著用戶對車輛的認(rèn)知及性能需求的不斷提升，現(xiàn)在越來越多的主機(jī)廠在新項(xiàng)目開發(fā)時(shí)，對制動(dòng)的要求已經(jīng)從“剎得住”向“剎得舒適”、甚至向形成本公司制動(dòng)性能DNA的方向發(fā)展。

整車制動(dòng)性能的開發(fā)通常由制動(dòng)性能目標(biāo)確定、制動(dòng)性能理論分析與研究、制動(dòng)系統(tǒng)零部件工程化開發(fā)、騾車基礎(chǔ)制動(dòng)性能方案實(shí)車開發(fā)與匹配、電子制動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)與匹配、工裝車整車制動(dòng)性能匹配與驗(yàn)證、制動(dòng)NVH匹配與驗(yàn)證等組成。其中制動(dòng)性能的理論分析與研究是項(xiàng)目制動(dòng)性能開發(fā)的基礎(chǔ)，決定了整車制動(dòng)系統(tǒng)的成本、開發(fā)周期等。

在進(jìn)行整車制動(dòng)性能的理論分析時(shí)，同步附著系數(shù)是反應(yīng)汽車制動(dòng)性能的一個(gè)參數(shù)，它是由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的。在無ABS等系統(tǒng)的情況下，在同步附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)車輛前、后輪同時(shí)抱死，使其在制動(dòng)安全性和制動(dòng)效能得到最優(yōu)化結(jié)果;在具備ABS等系統(tǒng)時(shí)，選擇合適的同步附著系數(shù)，可以使車輛的前、后輪制動(dòng)力分配更均衡，亦可使前、后制動(dòng)器及輪胎的磨損更均勻，從而延長相關(guān)部件的使用壽命。

同步附著系數(shù)計(jì)算公式：

本文通過實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)案例的理論分析與客觀測試結(jié)果，說明優(yōu)化改進(jìn)制動(dòng)系統(tǒng)零部件關(guān)鍵參數(shù)、從而調(diào)整同步附著系數(shù)，使整車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)更合理。

2 項(xiàng)目輸入與初始方案的分析

項(xiàng)目定位為小型純電動(dòng)SUV，初始輸入整車和質(zhì)量等相關(guān)參數(shù)如表1所示。

在滿足項(xiàng)目制動(dòng)性能要求的前提下，從節(jié)約成本等角度出發(fā)，項(xiàng)目計(jì)劃采用供應(yīng)商目前正在量產(chǎn)的前、后制動(dòng)器，制動(dòng)器的主要參數(shù)如表2所示。

通過設(shè)定制動(dòng)系統(tǒng)其他部件的常見性能參數(shù)，對初始方案進(jìn)行制動(dòng)性能的理論分析與研究。經(jīng)過分析計(jì)算，該項(xiàng)目車型的制動(dòng)踏板感覺、法規(guī)符合性等均能滿足項(xiàng)目性能目標(biāo)和法規(guī)要求。

但在分析過程中，發(fā)現(xiàn)本項(xiàng)目初始方案存在的最主要問題是后制動(dòng)器能力偏弱。主要表現(xiàn)為2人載、滿載的工況時(shí)均存在同步附著系數(shù)明顯過大，其中2人載的同步附著系數(shù)接近0.95、滿載的同步附著系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了1（如圖1、圖2所示）。該現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致車輛在制動(dòng)時(shí)其制動(dòng)器的制動(dòng)力在整車中占比過高，進(jìn)而會(huì)使前制動(dòng)器的摩擦片和制動(dòng)盤磨損加快;同時(shí)也可能存在整車最大制動(dòng)效能時(shí)制動(dòng)踏板力偏重等現(xiàn)象。

3 改進(jìn)方案的分析與實(shí)車驗(yàn)證結(jié)果

針對初始方案發(fā)現(xiàn)的問題，在整車參數(shù)和制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)不做較大改變的情況下，根據(jù)同步附著系數(shù)的計(jì)算公式，改進(jìn)的方向應(yīng)著手于改進(jìn)制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)，即公式中的β。

結(jié)合現(xiàn)有供應(yīng)商的產(chǎn)品序列，計(jì)劃按照表3改進(jìn)方案進(jìn)行后制動(dòng)器能力的提升。

在整車參數(shù)和制動(dòng)系統(tǒng)其他參數(shù)未變化的情況下，通過增大后制動(dòng)器能力，改變制動(dòng)器的制動(dòng)力分配系數(shù)，初始方案存在的后制動(dòng)器能力偏弱的現(xiàn)象得到了明顯的改善，其中2人載的同步附著系數(shù)約0.7、滿載的同步附著系數(shù)約0.9（如圖3、圖4所示）。

為了驗(yàn)證理論分析的結(jié)論，項(xiàng)目為此制作了騾車進(jìn)行基礎(chǔ)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)性能主觀評(píng)價(jià)和實(shí)車測試，評(píng)價(jià)和測試的方案包括初始方案與改進(jìn)方案。

主觀評(píng)價(jià)兩種方案的差異點(diǎn)主要在于制動(dòng)中后期：初始方案前輪在很大踏板力作用下可以抱死，后輪無抱死傾向;改進(jìn)方案在較大踏板力時(shí)車輛出現(xiàn)了較為明顯的甩尾現(xiàn)象，此時(shí)前輪尚未抱死。由此證明改進(jìn)方案的后制動(dòng)器能力明顯提升，對整車重度制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)踏板力改善較為明顯。

客觀測試結(jié)果（如圖5、圖6所示）可以得出兩種方案的差異可以量化為：

（1）從制動(dòng)踏板力來判斷：初始方案的穩(wěn)定制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)踏板力平均值超過950N，而改進(jìn)方案的穩(wěn)定制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)踏板力平均值不到450N;

（2）從橫擺角速度來判斷：在騾車無制動(dòng)力分配裝置的情況下，初始方案未發(fā)生明顯的橫擺，而改進(jìn)方案有較為明顯的橫擺，證明改進(jìn)方案后制動(dòng)器能力得到了明顯的提升。

4 結(jié)論

通過以上分析與試驗(yàn)結(jié)果，可以看出同步附著系數(shù)可以作為整車制動(dòng)性能理論分析的合理性的重要判斷參數(shù)。

根據(jù)現(xiàn)在乘用車的安全配置和全國道路情況，在追求制動(dòng)系統(tǒng)性價(jià)比的基礎(chǔ)上，推薦滿載工況時(shí)同步附著系數(shù)為0.85～0.95。

參考文獻(xiàn)：

[1]余志生.汽車?yán)碚摚ǖ诹妫?

[2]田萬倉.同步附著系數(shù)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì).汽車技術(shù)，1991，24（6）.