汽车底盘制动系统的改进设计分析

汽车底盘制动系统的改进设计分析

于连翠、张志波、孙磊才

保定长安客车制造有限公司 河北省定州市 073000

摘 要：制动系统可以让汽车按照驾驶员的要求减速，并使车辆在停放过程中更加可靠，所以汽车底盘制动系统是确保行车安全非常重要的一个系统。针对汽车底盘制动系统的功能和作用改进这一系统，希望可以提高汽车底盘制动系统的 制动性能，减少安全事故的发生。

关键词：汽车；底盘制动系统；制动性能；改进设计

1 原有汽车底盘制动系统的构成

汽车底盘制动系统主要由四个部分构成，分别是供能装置、传动装置、制动装置和控制装置。其中，供能装置主要为汽车的制动系统提供必要的能源，使汽车制动装置在启动时有充分的能源；传动装置主要是将供能装置产生的能源传送到制动装置中，让制动装置更加顺利地启动；制动装置是底盘制动系统中最重要的装置，包括行车制动、驻车制动、应急制动和辅助制动四个部分；控制装置是对汽车底盘制动系统中各个子系统进行控制的装置。在汽车底盘制动系统中，制动装置最关键的作用是行车制动和驻车制动。这两个作用分别对应的子系统共同使用汽车的制动鼓和刹车片实现汽车制动。车辆正常行驶时，会应用行车制动来控制车辆的制动鼓和刹车片；车辆紧急制动时，就会启动驻车制动系统控制制动鼓和刹车片，保证车辆能够有效制动。但是在紧急制动的过程中，驻车制动的制动力往往太小，不能使车辆及时停止下来，这就需要改进汽车底盘制动系统，提高车辆的制动力。汽车底盘制动系统如图1所示。

1—前制动室；2—制动阀门；3—继动器；4—后制动室； 5—制动回路保护阀；6—制动室储气装置；7—驻车制动控制阀门；8—继动器

图 1 汽车底盘制动系统图

汽车在紧急制动时，控制系统接收到紧急制动信号，驻车制动的阀门就会自动打开，控制系统会通过继动器控制后制动室，使后制动室打开，实现车辆的紧急制动。在紧急制动的过程中，车辆的前制动室是不参与紧急制动的，所以汽车的紧急制动系统不是特别完善。在改进设计汽车底盘制动系统时，要使前制动室也参与到汽车的紧急制动中来，使控制系统通过继动器为前、后制动室共同提供制动信号，提高车辆的紧急制动性能。

2 汽车底盘制动系统改进设计的思路

2.1 改进设计方向

因为原有的底盘制动系统需要通过继动器启动制动室的储气装置，才能启动后制动室，所以在制动的过程中，会存在一定的延时。为了保证制动系统启动的及时性，可以利用电传动的方式来实现制动信号的传递，有效减少车辆紧急制动的延时，提高车辆行驶的安全性。

2.2 改进设计具体要求

在改进设计汽车底盘制动系统时，要保证改进后的制动系统满足我国相关的各项标准，即改进后的制动系统要具有较好的制动性能，制动性能评价指标有坡度制动比和制动距离；可靠性要高，而且要有备用系统对制动器进行辅助控制，以免在主系统失效后，汽车失去紧急制动能力，即使在动力源缺失的情况下，也能保证制动系统的制动性能，保证制动稳定性。

2.3 改进设计方案

底盘制动系统的改进设计需要改进原有的气动制动装置，将汽车的后制动室改为电控制，并增加串联阀门、制动器和紧急控制阀，使前制动室也参与到车辆的紧急制动中。将制动阀门改为步进电机直接控制，取消气路控制管道，缩短车轮的制动控制时间。利用电控制可以实现对后轮运行状况的监视，避免出现车轮抱死的情况，影响车辆制动安全。改进后，制动系统原有的前制动室保持不变，但取消了原本后制动室的气路控制，利用传感器、步进电机、大功率电路控制系统等实现车辆的制动控制。

3 改进后底盘制动控制系统的工作原理

3.1 前制动室制动

改进底盘制动系统后，驾驶员在制动时，前轮制动的芯管会排除气动间隙，使前制动室的进气口打开，储气筒中的气体会直接通过制动阀门进入前制动室中，促使前制动室发挥制动作用。当驾驶员踩住制动踏板不动时，前制动的气孔会促使通气芯管向上移动，使制动活塞两侧的压力平衡。如果制动力不足，则再次踩下制动踏板，前制动室中的进气口就会打开，加大前制动室的制动压力，提高制动能力。当制动结束后，驾驶员松开踏板，前制动装置中所有的压力回归平衡，排气口打开，所有的进气口关闭，汽车的前轮就完全解除了制动状态。

3.2 后制动室制动

后制动室与前制动室的制动结构基本相同，只是后制动室的制动连接为步进电机。步进电机连接的是制动踏板上的传感器和踏板加速度的传感器，传感器感觉到踏板的运动后，就会将采集到的信息传递到制动控制系统中，根据制动踏板的运动行程分析车辆驾驶人员的制动意图，然后发挥具体的制动作用。制动控制系统还可以对后制动系统中车轮的转速进行监控和分析，避免车轮出现抱死和滑移的现象。车轮在后制动时，步进电机提供的推力必须大于制动阀中弹簧的压缩量，这样才能有效起到制动作用。后制动控制系统需要分析车辆制动意图，并监控车轮的转速等，所以控制系统需要具备很高的控制稳定性，避免处理速度过慢，影响整个步进电机的运转，导致车辆后制动系统的制动效能不能有效发挥出来。

4 结束语

汽车底盘制动系统的改进和设计主要是将后制动室改进为电动控制，将制动踏板与步进电机连接，增加制动控制的灵敏度，并实现对后轮转动情况的监控，避免在制动时出现车轮抱死情况，导致安全事故的发生。汽车底盘制动系统经过改进设计之后，制动能力得到明显提高，而且在改进后的底盘制动系统中，各个部件的使用性能良好，解决了原有汽车制动能力不足、制动延缓等问题，有效提高了车辆行驶的制动安全性。

参考文献

［1］汪洪波.基于功能分配的汽车底盘集成系统协调控制与稳定 性分析［D］.

合肥：合肥工业大学，2014.

［2］马国宸.基于分层式结构汽车底盘系统集成控制研究［D］. 杭州：浙江大学，2011.

［3］刘显贵.汽车底盘关键子系统的稳定性分析与集成控制研究 ［D］.合肥：合肥工业大学，2010.