论汽车ABS对汽车使用性能的影响

【摘 要】汽车制动时，纵向制动力和侧向制动力的大小与滑移率有密切的关系，当滑移率处于一定范围值时，汽车能够获得较大的纵向制动力和侧向制动力，从而使汽车获得较大的纵向制动性能和侧向稳定性。ABS就是控制车轮的制动力使滑移率保持在纵向制动力和侧向制动力都相对较大的区域内的装置。本文主要介绍汽车ABS对汽车使用性能的影响，这对广大汽车发烧友研究汽车ABS提供了一定的理论基础。

【关键词】ABS；制动；行驶稳定性

1.汽车制动时受力分析

1.1制动力的产生

对行驶着的汽车施加适当的制动时，汽车就会平稳的停住。这是因为制动过程中在轮胎和地面之间产生了与行进方向相反的摩擦力，把这个力称为地面制动力。与地面制动力相关的摩擦系数叫做制动附着系数。制动附着系数的大小主要与汽车轮胎的表面和行驶路面以及踏板力有关，轮胎表面越完好，地面摩擦系数越大，则制动附着系数越大，地面制动力越大，能在较短距离内使汽车停下，反之亦然。

在汽车制动的同时，由于运动时汽车车体本身已经具有了一定的运动慣量，因此，必然产生与各车轮地面制动力的合力大小相等、方向相反、作用在汽车质心上的惯性力。当左右地面制动力相等时，总制动力方向与汽车运动方向相反，汽车能够沿着行进方向停住；当左右地面制动力不相等时，绕汽车质心产生一个旋转力矩，此力矩会使汽车制动时跑偏。

1.2侧滑摩擦力

在轮胎与地面的接触的接触面还存在着另外一个摩擦力，它与地面制动力方向不同，作用在车轮横向上，这个力叫做侧滑摩擦力（也叫侧向力或转弯力）。如同横向风产生的不规则力作用在汽车的侧面一样，汽车需要克服这些力的影响，才能维持正常的行进方向。汽车转弯时，转动方向盘使车轮产生一个转角，相应地产生了侧滑摩擦力，能克服转弯时离心力的作用，维持汽车的正常曲线运动。决定侧滑摩擦力大小的摩擦系数叫做侧向力系数。

我们通常把后轮的侧滑摩擦力叫做侧向力，把前轮的侧滑摩擦力叫做转弯力。侧向力的作用是保持汽车行进方向，转弯力的作用是根据驾驶员的操作而改变汽车行进方向。一般来说，在同一路面上侧向力越大，汽车行进的稳定性越好；转弯力越大操作性越好。反之，侧向力和转弯力很小或消失时，汽车就无法按照驾驶员的意图正常行驶。

综上所述，汽车在制动过程中除了受纵向制动力，还要受到侧滑摩擦力。纵向制动力的大小影响制动距离，侧滑摩擦力的大小影响汽车行驶稳定性。

2.ABS对汽车行驶稳定性的影响

首先，我们先引入滑移率的定义。制动时车轮速度减小，在车速和轮速之间产生一个速度差。车速和车轮之间存在着速度差称为滑移现象。滑移的程度用滑移率表示，即：滑移率=[（车速-轮速）/车速]*100%从上式可以看出，当车速等于车轮边缘线速度时，滑移率为零。汽车制动时，两者速度差别越大，滑移率越大，轮速为零，滑移率达到100%。

2.1滑移率与侧滑附着系数关系

侧滑附着系数和滑移率之间存在着密切关系，开始阶段，当滑移率上升时，侧向力系数开始下降，下降速度相对较慢。当滑移率继续上升到超过β%后，侧向力系数开始急速下降。当滑移率接近100%时，侧向力系数渐趋于平缓，接近于零。

2.2在无ABS或ABS失效时汽车制动运动分析

在无ABS或ABS失效时，踏下制动器踏板，汽车开始制动，制动器制动力矩不断增大，车轮线速度不断下降，直至被抱死。

a.直线行驶时车轮被抱死时运动分析。

滑移率上升，侧向力系数下降。车轮完全抱死后，侧向力系数基本为零，保持方向稳定性的车轮侧向力也接近于零。这种状态很不稳定，路面不均匀、左右地面制动力不相等时，即使对汽车施加很小的偏转力矩，汽车就会产生不规则运动而处于危险状态，其运动方向发生变化，偏离原来的行驶路线，严重时会出现调头的现象。同时，如果在汽车旋转过程中将制动释放，汽车就会沿着瞬时行驶方向急速驶出，这种情况无疑更加危险。

b.曲线行驶当只有前轮抱死时。

由于前轮的转弯力基本为零，驾驶员无法进行正常的转向操作，汽车运动方向沿着行驶道路的切线方向驶出。

当只有后轮抱死时，后轮的侧向力接近于零，汽车不能保持原来的行驶方向，由于离心力和前轮转向力的作用，汽车将一面旋转一面沿曲线行驶（这种运动叫做外旋转）。当车轮全部被抱死时，转弯力和侧向力基本为零，汽车完全失去操纵性和方向稳定性，它的运动轨迹兼有前、后轮单独抱死时的两种运动轨迹，即一面作与驾驶无关的不规则运动，一面沿曲线的切线方向滑行。

2.3 ABS对汽车制动时稳定性的影响

从上面无有ABS或ABS失效时汽车在直线运动或曲线运动制动时分析，车轮在制动器制动力矩不断增加的作用下极易被抱死，从而使汽车侧滑摩擦力变小或消失，失去横向稳定性，汽车很容易偏驶甚至调头，运动方向失去控制，在这种状况下，对人和汽车都是非常危险的。因此，ABS对车辆行驶的方向稳定性的影响至关重要。

3.ABS对汽车制动性能的影响

在汽车制动过程中，汽车是利用地面与轮胎之间的摩擦力来减速的。

3.1滑移率与制动力系数的关系

纵向制动附着系数和滑移率之间存在着密切关系。非制动状态下，制动力系数等于零，滑移率等于零。随着滑移率的增加，制动力系数开始迅速上升，地面制动力随之上升，在滑移率达到λ%时，制动力系数达到最大，地面制动力达到最大，随后，随着滑移率的增加，制动力系数开始下降，地面制动力随之下降。

3.2对汽车在无ABS或ABS失效的情况下制动过程制动力分析

①在无有ABS或ABS失去作用的情况下制动，在制动器制动力矩作用下，汽车速度开始下降，车轮的线速度同时下降，并且下降相对较快，滑移率迅速上升。与此同时，地面制动力随之上升，并且上升速度较快。

②增大制动器制动力矩，车轮线速度下降相对于汽车速度下降继续增大，滑移率继续上升，当滑移率上升到λ%时，制动力系数达到最大，制动力随之达到最大，制动性能最好。

③继续增大制动器制动力矩，车轮线速度继续下降，但汽车速度下降相对较慢，滑移率继续上升，制动力系数开始下降，制动力随之下降，直到车轮被完全抱死。

3.3 ABS对汽车制动力的影响

从上面分析我们可以看出，在没ABS或ABS失效的情况下，车轮在制动器制动力矩逐渐增加的情况下，纵向制动力先增大后减小，因此，我们可以分析出，ABS对于控制汽车制动力大小有显著作用。

4.ABS对汽车使用性能其它方面的影响

在无有ABS时，车轮制动过程中很容易被抱死。车轮抱死后，由于某一部分与地面长时间摩擦，容易造成轮胎杯型磨损，轮胎表面的磨损也会不均匀，使轮胎磨损消耗费用增大。

综上所述，ABS对提高车辆制动时的方向稳定性，保持车辆制动时的转向操纵能力，缩短汽车制动距离，减少轮胎表面磨损，减轻驾驶员疲劳程度起着非常重要的作用。 [科]

【参考文献】

[1]张豫南编著.汽车防抱死制动系统（ABS）结构原理与维修（第一版）.中国物资出版社，1996，6.

[2]刘革，张梅生等编著.现代汽车防抱死制动装置（ABS）维修手册（第一版）.哈尔滨工程大学出版社，1996，11.