[科普中国]-车轮抱死

车轮抱死分类动态抱死

动态车轮抱死又分为前轮抱死、后轮抱死以及前后轮同时抱死。车辆在行驶过程中，前轮先抱死拖滑，车辆将丧失转向能力；后轮先抱死拖滑，汽车在轻微的侧向力就会发生侧滑；前后车轮同时抱死，车辆将直线滑行。车辆在行驶过程中，要求前轮抱死要早于后轮抱死，以避免车辆的甩尾。

静态抱死车辆在驻车停放时，会出现静态车轮抱死，使驾驶者在重新启动时某一个或几个车轮滑动，导致车辆无法正常行驶。1

车轮抱死的危害没有安装ABS的汽车，在行驶中如果用力踩下制动踏板，车轮转速会急速降低，当制动力超过车轮与地面的摩擦力时，车轮就会被抱死，完全抱死的车轮会使轮胎与地面的摩擦力下降。

(1)如果前车轮被抱死，车辆丧失转向能力，不能实现转弯转向，躲避障碍物者行人；如果后车轮抱死，车辆丧失稳定性，产生侧滑。

(2)在非对称附着系数的路面，汽车将丧失直线行驶的稳定性，出现侧滑、甩尾及急转等危险现象。

(3)车轮抱死导致轮胎局部与地面拖滑,大大降低了轮胎的使用寿命。2

车轮抱死的解决安装ABS就是为解决刹车时车轮抱死这个问题，安装ABS的汽车在遇到紧急情况时通通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器等不断检铡各车轮的转速，由计算机计算出当时的车轮滑移率(由滑移率拢了解汽车车轮是否已抱死)，并与理想的滑移率相比较，做出增大或减小制动器制动压力的决定，控制器指令调节器降低该车轮制动缸的油压，减小制动力矩，经一定时间后，再恢复原有的油压，不断的这样循环（每秒可达5~10次），始终使车轮处于转动状态而又有最大的制动力矩。因此，ABS装置能够使车轮始终维持在有微弱滑移的滚动状态下制动，而不会抱死，达到提高制动效能的目的。3

车轮抱死的常见现象及解析四轮抱死或者回路抱死车辆使用一段时间后，行驶时踩上制动踏板后，车辆四轮抱死或者某一回路抱死。这种车轮抱死现象为制动回路问题造成，常见原因有以下几点：

1.制动主缸皮碗卡滞，不回位造成。

一般为制动系统中进水或其他杂质，或者更换其他牌号的制动液之前未清洗系统，导致制动主缸皮碗泡涨造成，结构简图如图 1所示。这类问题非设计问题，属于错误的操作造成，解决此问题的方法为清洗整个制动系统，更换制动主缸皮碗。

2.主缸皮碗和主缸内径配合问题

开发阶段出现此类问题，多为主缸皮碗和主缸内径配合过盈量太大，导致踩踏后皮碗不回位或者回位不良造成，设计时需要根据制动皮碗材质的本身特性，选择合适的过盈量，避免过盈量太大造成卡死或者过盈量太小造成系统泄露。

单个车轮的抱死车辆行驶过程中出现单个车轮的抱死或者拖滞。造成此类问题的原因一般是车轮的制动器出现问题，常见原因有以下几点：

1.制动器活塞不回位或者回位不良造成如图 2 所示，方形密封圈选择材质性能不良或者方形密封圈和卡钳内径和卡钳活塞三者尺寸配合不良，造成方形密封圈回位量过小，从而导致车轮拖滞甚至抱死，这类问题一般为设计问题，需要重新设计尺寸链保证卡钳活塞的回位量。

2. 制动盘的刚度不足

当制动系统在频繁刹车后由于制动盘的刚度不足，制动盘在高温下出现变形，制动盘变形后在下次使用时可能出现车轮抱死，这类问题在设计阶段需要CAE分析，保证制动盘的刚度和模态达到设计要求。

3.后制动器内部部件配合不良

对于后鼓式制动器，驻车系统的内部构件（比如弹簧、拨叉等）出现问题，如图3 中部件出现配合问题，也会导致车轮的抱死，此类问题设计阶段要反复验证，保证系统配合的合理性。

车轮放置静态抱死车辆静态驻车后，放置一夜出现抱死。此类现象多发生与后轮为鼓式制动器的车辆上。摩擦片为半金属基刹车片（Fe 纤维含量>20%），制动鼓为铸铁件，在手刹驻车拉紧状态。刹车片和制动鼓紧紧的贴在一起，遇水金属铁氧化锈蚀出现粘连现象，原因一般有下列几点：

1. 鼓式制动器的制动鼓未开防水槽

车轮在涉水时水直接进入制动鼓无法排出，从而腐蚀驻车系统零件，导致车轮放置一夜后，出现抱死现象。解决此类问题的办法一般为在制动鼓上开设防水槽，一般结构如图 4 如下：

2.刹车片配合不合理

某些鼓式制动器仅仅增加防水槽是不够的，还是会出现车轮抱死，这种一般为刹车片问题造成，笔者曾经遇到这样一个问题，幷经过多轮试验后方解决掉此问题。制动器刹车片原为半金属刹车片（Fe纤维含量>20%），降低铁纤维的配方含量，降低到 5%-10%，刹车片和制动鼓依然出现锈粘连现象，但是频率降低，不能根除此类问题。制动器刹车片配方更换为树脂基配方（不含Fe纤维），更换此类刹车片后，经过多轮试验后，涉水甚至喷水试验均不出现抱死现象。对于这种因为氧化锈粘连的问题，需要在设计阶段合理确定刹车片的配方。

避免的办法有二种：洗车后不可马上停放，需通过刹车将制动鼓内水蒸发掉；及时清除车上的积雪，避免融化后流入制动鼓内。1

防抱死系统介绍制动防抱死系统（antilock brake system），简称ABS。它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。它的提出可追溯到20世纪30年代，但其真正投入实用是在现代车辆电子技术发展到一定水平之后。汽车制动系统中配备ABS，就是为了使汽车在紧急制动时，防止车轮完全抱死，充分利用轮胎与地面间的峰值附着系数 ，从而提高汽车制动减速度，缩短制动距离，保证汽车制动时的方向稳定性和转向操纵能力 ，以避免因后轴侧滑和前轮丧失转向能力而引起的交通事故。ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。它既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏。

作用1.充分发挥制动器的效能，缩短制动时间和距离。

2.可有效防止紧急制动时车辆侧滑和甩尾，具有良好的行驶稳定性。

3.可在紧急制动时转向，具有良好的转向操纵性。

4.可避免轮胎与地面的剧烈摩擦，减少轮胎的磨损。

工作过程在ABS中，每个车轮上各安置一个转速传感器，将关于各车轮转速的信号输入电子控制装置。电子控制装置根据各车轮转传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定并形成相应的控制指令。各处液压电磁阀均不通电而处于关闭状态，电动泵也不通电运转，制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态，而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。

在制动过程中，电子控制装置根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS就进入防抱死制动压力调节过程。例如，电子控制装置判定右前轮趋于抱死时，电子控制装置就使控制右前轮制动压力的进液电磁阀通电，使右前进液电磁阀转入关闭状态，制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸，电子控制装置就使右前进液电磁阀和出液电磁阀都断电，使进液电磁阀转入开启状态，使出液电磁阀转入关闭状态，同时也使电动泵通电运转，向制动轮缸送制动液，由制动主缸输出的制动液和电动泵泵送的制动液都经过处于开启状态的右前进液电磁阀进入右前制动轮缸，使右前制动轮缸的制动压力迅速增大，右前轮又开始减速转动。

ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复地经历保持—减小—增大过程，而将趋于抱死车轮的滑动率控制在峰值附着系数滑动率的附近范围内，在该ABS中对应于每一个制动轮缸各有一对进液和出液电磁阀，可由电子控制装置分别进行控制，因此，各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节，从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。4