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摩托车使用机械式ABS是否具有防抱死功能

2015-11-30  来源:慧聪网 阅读次数:0
ABS制动系统的作用在于提高车辆的制动效能,改善车辆的主动安全性,避免严重交通事故的发生。ABS系统最早应用于汽车,近年来在摩托车上的应用也越来越多。目前,不少摩托车企业都宣称其生产的产品采用了ABS系统,但这些系统是否真正具有ABS的功能呢?下面就对ABS的设计原理进行分析并加以说明,以供参考。

一 ABS的设计理论依据

摩托车在高速行驶过程中遇到障碍、下坡、转弯或遇紧急情况时,需要施加制动力使摩托车减速或尽快停车。在制动过程中,车轮在路面上的运动是一个边滚边滑的过程,未制动时,车轮处于纯滚动状态;当车轮制动抱死时,车轮在路面上的运动处于纯滑动状态。这一过程通常用车轮的滑移率来描述,车轮的滑移率S定义为:

式中V——车速;

Vω——车轮速度;

r——车轮半径;

ω——车轮转动角速度。

车轮在路面上纯滚动时,V=Vω,S=0;车轮抱死时即在地面上纯滑动时,ω=0,车轮滑移率S=100%;车轮在路面上边滚边滑时,V>Vω,车轮滑移率0

从图中可以看出:l、附着系数随路面性质不同呈大幅度变化;干燥路面附着系数大,潮湿路面附着系数小,冰雪路面附着系数更小;2、在各种路面上,附着系数随滑移率的变化而变化。各曲线的趋势大致相同,只有积雪路面在滑移率接近100%时附着系数会有所上升。

通常,当滑移率S由0%-10%增大时,附着系数迅速增大;当滑移率处于10%-30%的范围时,附着系数有最大值,该最大值称为峰值附着系数,用ΦP表示,此时与其相对应的车轮滑移率称为峰值附着系数滑移率,用SP表示;当滑移率继续增大时,附着系数逐渐减小。车轮抱死即完全滑动时的附着系数,称为滑动附着系数。车轮抱死时的滑动附着系数一般总是小于峰值附着系数,通常干燥硬实路面上ΦS比ΦP小10%-20%,潮湿的硬实路面上,ΦS比ΦP小20%-30%。

附着力FΦ与附着系数Φ存在下述关系:Fφ=FZΦ,其中FZ为地面对车轮的法向反作用力。FZ一定时,滑移率S大约在20%左右时具有最大附着力,因而只有此时车轮与路面间才能获得最大地面制动力,具有最佳制动效果。通常称纵向附着系数最大时的滑移率SP称为理想滑移率,也叫最优滑移率。如果滑移率超过理想滑移率,附着力和地面制动力反而逐渐减小,使制动效能变差、制动距离增加,因此一般称从理想滑移率到车轮抱死完全滑动段为非稳定区。

二 应用在摩托车上机械式ABS的结构与功能分析

摩托车ABS的功能目标是在摩托车的载荷质量和前后轮质量分布一定的条件下,针对路面种类和状况,通过调节制动压力输出特性,使车轮滑移率处于理想的范围内,充分利用轮胎与路面的附着力,以实现合理而有效的制动,既保持制动时摩托车的方向稳定性,又使制动距离最短。

为了实现其上述功能,必须解决下面两个问题:

一是防抱死制动控制参数(制动压力输出特性)的确定。

以滑移率S为10%所对应的Φs来代下式:

式中m——摩托车(含载荷)总质量;

L、b、hg——摩托车前后轮轴心距、整车质心至后轮中心距离和地面距离;

r、re——车轮和制动盘有效半径;

S2——制动缸活塞面积;

μ——制动块与制动盘间的摩擦系数。

求得PA,PA值可通过调节机构对弹簧预紧来实现。

二是路面识别问题。

针对路面种类和状况,调节旋钮,控制制动压力输出特性,三种不同路面的制动压力输出特性(见图四)。

该控制器的工作过程如下:P1、P2为防抱死控制器的输人、输出压力。即当制动输人压力P1PA,防抱死控制器开始工作,通过节流限制P2上升速度,滑移率仍在增加,进人较理想的制动状态,同时弹簧蓄能;当P2上升到PA时,ΦS处于峰值附近,高、低压区通过控制器活塞上的横向节流小孔贯通,平衡被打破,在峰值附着系数A'点附近时,将实现“点制动”效果。

从以上的分析不难看出:

1、路面的识别是人为的。我们知道,即使是同一路面,在不同的地段,它的附着系数也是有所不同的,假如按照标准路面的ΦS设定PA值,在摩托车的行驶过程中,就不能保证车轮不出现不抱死的现象。

2、在一定的路面上PA值是一个恒定值,并通过调节旋钮改变PA以适应不同的路面。我们知道在制动过程中,为了防止车轮抱死PA值是变化的,因此该结构的ABS不能起到防抱死的作用。

3、如果安装这种防抱死控制器,并且要让其充分发挥其制动效能,那么得适时根据路面状况调整旋钮,以适应不同的路面。但这种防抱死控制器的压力调节旋钮不能实现这种功能。

4、从控制器的结构看,在紧急制动的情况下,不能避免车轮不抱死,我们知道,在紧急制动时,无论是手制动或脚制动,都会施加最大的制动压力,在PA值一定的情况下,会出现以下两种情形:

(1)密封圈上的横向孔会出现横向孔与出油口不通的情况,此时PA=P2,P2的大小等于未制动前的P1值,也就是说出现这种情况,车轮不会抱死,但没有制动效果,后果是可想而知的。

(2)密封圈在油压的作用下,直接压入活塞腔内,这与没有安装防抱死控制器的盘式制动没有两样,不能起到车轮防抱死的作用。

综上所述,目前市场上所使用的摩托车ABS,其实并非是真正意义上的ABS,它只能在一定的路面上,施加的制动压力在一定范围下,才具有“点制动”的效果,况且在紧急制动的情况,可能出现制动失效的现象,在正常的紧急制动状态下,其制动效果与一般的制动器其实没有任何区别。


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