机械式汽车制动辅助功能

李学佳 凌利峰 吴火娟

摘要：简述了制动辅助功能的用途及意义，分析了机械式制动辅助功能的优势，结合一款布置在汽车制动真空助力器内的机械式制动辅助装置，阐述其结构形式、工作原理及使用效果。

关键词：制动辅助；BA；真空助力器；原理

1.引言

从汽车诞生时起，制动系统在汽车安全方面就扮演着至关重要的角色。研究表明，许多驾驶者由于缺乏经验或体力不足，在紧急情况下未能采取足够的制动措施。换言之，因为驾驶者未能将制动踏板踩到足够的位置，制动器无法实现所能达到的最大制动作用，故而汽车未能及时停止导致事故。譬如强行变道、行人突然横穿马路、车速控制不当或车距保持不足等原因导致的许多事故，都可以通过改善制动过程加以避免。

基于上述原因，制动辅助系统被提出研发，在紧急情况下为驾驶者在实施行车制动时提供支持，在保持车辆操纵性的前提下达到最短制动距离。欧盟2009年1月14日发布的行人保护法规Regulation78/2009/EC规定了在欧盟注册的乘用车均需强制安装BA（制动辅助功能）。近年来，国内汽车制造商也逐渐将此功能纳入一些车型的标配。下面结合一款集成在真空助力器中的机械制动辅助装置，阐述其原理和使用效果。

2.结构形式及工作原理

MBA是机械制动辅助（Mechanical Brake Assist）的简称，按BA形式还有电子式（Electronical Brake Assist，简称EBA）和液压式（Hydraulic Brake Assist，简称HBA）两种。真空助力器MBA产品，利用机械装置的惯性及流体的时滞特性，通过制动踏板识别驾驶者紧急制动的意图，在紧急情况下为驾驶者在实施行车制动时提供支持，在保持车辆操纵性的前提下达到最短制动距离。

2.1结构形式

控制部分见如图1-1，在常规的真空助力器中通过改制橡胶阀组件和柱塞阀，同时添加一个滑阀组件（由件5、6、7组成）。这里提及的滑阀是BA功能开关机构，负责开启和锁止BA功能，滑阀一般选用强度和弹性良好的高分子复合材料。

1—输出顶杆 2—反馈盘 3—活塞体 4—锁片 5—BA启动簧 6—密封皮碗 7—滑阀 8—阀门弹簧 9—回位簧 10—输入杆 11、12—橡胶阀组件 13—柱塞阀 14—滑阀保持盘 15—顶块

图1-1

该装置特点如下：

1）机构配置容积率高：BA滑阀组件嵌入在助力器中，不增加制动真空助力器体积；

2）组件单元化：可通过是否嵌入BA滑阀组件，在MBA与传统真空助力器之间切换；

3）成本优势：相对于EBA和HBA，MBA相对制作成本较低；

4）可靠性优势：相对于电子产品，机械装置具有较好的耐恶劣环境能力。

2.2工作原理

当实施制动时，由于制动系统中的压力升高，驾驶者能感受到制动踏板的反作用力。通过未启动BA（图2-1）和启动BA（圖2-2）的受力图，可发现：紧急制动时，MBA通过制动助力器中的机械部件，感知制动的力度和速度，MBA启动，将制动系统反力传递到活塞体上，由此减少对驾驶者体力的要求。同时通过机械锁止装置，外部大气阀口将保持较大开度（远大于正常制动时），单位时间内大气的摄入量呈现冲击状上升，在最短时间内达到最大伺服力，产生足够大的制动力，以缩短制动距离。

当紧急制动结束，踏板回程，触发机构回退，滑阀组件复位，真空阀口与大气阀口恢复正常制动状态。因此BA开启后，制动踏板须正常回至初始位置一次后，方可完全解除BA。

3.使用效果

以北汽C50型轿车为例，分别搭载BA助力器和非BA助力器，进行紧急制动工况下的制动距离测试。所用真空助力器带总泵规格10"、缸径φ23.81，台架测得200N输入力对应输出液压BA开启前4.2Mpa，BA开启后达7.02Mpa（输出液压提升67.14%）。整车试验条件：干水泥路面，制动初时速80km/h。

上述测试表明，紧急制动时，为瞬间获得最高输出液压使车辆停止，驾驶员必须施加并维持很大的踏板力 （根据图3-1，制动输入力约900 N），踏板端受到很大的制动系统反力。此种情况下，一般无紧急制动经验或体力较弱的驾驶员，很难果决地提供并保持很高的踏板输入力，同时在ABS启动后，踏板端体验到很强的“弹脚感”。而此时若是带BA功能的车，感知驾驶员实施制动时的力度和速度，开启BA，此时以较小的踏板力便能维持高液压输出（根据图3-2，输入力约500 N），直到驾驶员完全松开踏板。测试数据显示，BA功能使达到ABS工作液压时间缩短了0.06s，制动距离缩短了2.22m，平均减速度增加了0.41m/s2，同时ABS工作时踏板端体验到的“弹脚感”明显减轻。

4结束语

“节能，安全，舒适，智能”已成为汽车技术发展主流趋势，安全性始终是汽车最受关注的点。而紧急制动辅助系统就是对汽车安全性能的一个提升，为驾驶者提供了更高的安全系数。BA功能的以下特点，能够显著改善紧急制动情况下的主动安全性，其性能的可靠性被消费者所认同。

1）减轻驾驶者体力，缩短制动距离；

2）缩短了防抱死制动系统（ABS）起作用的时间，让ABS更具智能化；

3）减轻ABS工作时踏板端感受到的振动。

参考文献：

[1]周玉存. 汽车制动辅助系统BAS [J].汽车电器.2005，（6）：43-44

[2]韩国希. 波罗、宝来的制动辅助系统 [J].新车透视.2010：8-12