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赛车制动系统设计这么简单?

2018-11-11 13:50:01来源:百家网

一、写在前言

曾经,作为工科男的我们,虽少有机会驾驶真正的赛车在赛道上驰骋,但基本都对各种赛车、赛事着迷,那会儿,FSAE 尚未进入中国,基本无缘赛车运动。现在的大学生条件就好了很多,起码有了一条现成的道路---FSAE。

言归正传,今天我们聊聊赛车的制动系统,如果我们观察那些赛车,无论是程式赛车,还是拉力赛赛车。首先看到的便是藏在轮辋内那些或红、或黄…系出名门的制动钳,而且无一例外都是固定钳(关于固定钳的优势在IND4汽车人APP《制动系列课件》中有详细阐述)。

细数这些卡钳基本都有一个共同特点----贵。基本上一个卡钳都是大几千的样子,尤其像耳熟能详的BremboAP racing…...这些改装行业里顶级的制动解决方案供应商,简直牛的不成样子,东西不愁卖。但其实很多都是中国浙江的小厂在代工。

除此之外,也有极少部分是自制,比如Benz 旗下的AMG;BMW 旗下的M-performance以及Audi 旗下的RS ,都以改装性能车为存在目的,他们也都有自己的制动钳生产。

二、赛车制动方案解析

如果只是感叹于这些亮闪闪的产品,而不去钻研他的细节、实质内容,不太符合我们‘攻城狮’的性格,哈哈。如果你去观察一下那些方程式的座舱,十有八九你所看到制动踏板结构是这个样子。

没错,与乘用车对比,方程式赛车的制动系统有几个特点:1)没有助力器;2)没有ABS系统…... 啥?这么简陋? 对,就是这么简单。

这是因为:1)方程式赛车足够的轻,而且发动机的进气效率很高,基本也没有真空度可用,所以助力器的存在价值消失,对于赛车能少一克重量都是目标。你看那些赛车手,身材基本都不是高大威猛。体重更是严格控制。

2)没有ABS系统?那更好解释了,赛车尤其方程式赛车基本都是在一种路况上面行驶。根本不存在什么高附到低附、低附到高附的来回变换,对于制动系统,只要针对这一种附着状况去匹配即可,只关注一种路况,这就方便多了。另外赛车制动更多还是入弯前的减速,鲜少有紧急制动的情况,更何况对于赛车手来说,踩到最大制动力而不抱死车轮是很容易的事情。

说了这么多,那还有一个问题摆在我们面前,就是如何平衡前后轴的制动力。乘用车的制动系统,大多是X型布置,两个回路压力始终相等。如果没有任何的制动力调节装置,前后轴的制动力只取决于前后制动器的能力,基本没有实时调节的可能。

而对于方程式赛车,这个问题就简单多了,H型布置。这样对于前后轴的制动力,通过压力来调节更方便。

方程式赛车的前后轴压力调节,通常会有两种方式,第一种方式为并联主缸的方式,如下图所示,制动踏板一肩挑两个主缸,一个前轴,一个后轴。

这种踏板机构如下图所示(中间为包含离合踏板)。

这种并联主缸,是如何调整前后轴压力的呢?我们来看细节图。踏板通过一个关键部件---平衡杆推动两个制动主缸,而平衡杆当中有一个部件,这里它有一个非常生动的名字“鱼眼轴承”或者叫关节轴承。

平衡杆

关节轴承

平衡杆穿过关节轴承内孔,而关节轴承在踏板的内孔中可以轴向的移动,这一下就简单明了。来自踏板的力通过关节轴承,分配给了两个主缸,关节轴承在踏板孔内的位置决定了分配给前后主缸的推力…..

那为什么要用个关节球轴承呢?那是因为前后制动钳制动时所需的液量不同,比如前轴需液量大,而后轴需液量小,而反应到同样尺寸的主缸之上,最终的行程肯定是不同的。

用一个鱼眼球轴承来解决行程不同来带的平衡问题,而关节轴承的位置是可以实时调节的,所以即使遇到不同的情况,比如比赛雨天比赛还是晴天比赛。只要在试车阶段做几次测试来回调节几次便可找到适合当前路况的位置。

第二种调节方案,是我们比较熟悉的方式,就是串联主缸+比例阀的形式,如下图所示。

串联式制动主缸

手动调节的比例阀,这种方式其实调节起来更方便,甚至可以将手动调节比例阀就设置在赛车手的旁边,都不需要专门的调节人员。赛车手自己驾驶调节几次即可完成匹配。

手动调节的比例阀

三、结论

通过上面的分析,是不是疑惑,赛车制动系统设计这么简单?没错,比乘用车的设计简单多了。不单制动系统,其实就赛车无论悬架、转向都比乘用车的设计要简单很多,因为考虑的维度要少的多... ...

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