馬廣，吳新宇，劉易寒，張志明（長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

制動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)化開(kāi)發(fā)策略研究

馬廣，吳新宇，劉易寒，張志明
（長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

摘 要：借助于國(guó)外主流汽車(chē)企業(yè)的平臺(tái)化、模塊化開(kāi)發(fā)模式，文章分析了制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的問(wèn)題和關(guān)鍵點(diǎn)，闡述了制動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)化開(kāi)發(fā)的基本思路。通過(guò)對(duì)國(guó)外某汽車(chē)公司車(chē)型平臺(tái)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究，得出平臺(tái)化設(shè)計(jì)原則，同時(shí)需要綜合考慮制動(dòng)系統(tǒng)法規(guī)要求、制造工藝、輕量化設(shè)計(jì)等前提下，以最高標(biāo)準(zhǔn)要求和限制條件來(lái)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)制動(dòng)系統(tǒng)，使之能夠在最大通用化情況下，較少對(duì)零部件進(jìn)行更改。

關(guān)鍵詞：制動(dòng)系統(tǒng)；平臺(tái)化；開(kāi)發(fā)策略；制動(dòng)器

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.10.014

CLC NO.: U463.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)10-33-03

引言

汽車(chē)平臺(tái)化、模塊化開(kāi)發(fā)已成為全球汽車(chē)行業(yè)的主流發(fā)展趨勢(shì)。特別是伴隨油耗法規(guī)的收緊，促使汽車(chē)公司將更多的資源向新能源方向傾斜，這就要求其余系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本要大幅降低，通用性則要大大提高。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)汽車(chē)平臺(tái)化的研究才剛剛開(kāi)始。本文根據(jù)公司近年來(lái)車(chē)型平臺(tái)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，總結(jié)了制動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合國(guó)外先進(jìn)的平臺(tái)開(kāi)發(fā)案例，論述了制動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則。

1、制動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)規(guī)劃

公司借鑒國(guó)外公司成熟的整車(chē)開(kāi)發(fā)流程，建立了符合自身實(shí)際的整車(chē)開(kāi)發(fā)流程。該流程規(guī)定，在項(xiàng)目初期階段需要確定基于目標(biāo)市場(chǎng)、品牌定義、產(chǎn)品配置需求等限制條件的整車(chē)架構(gòu)（包含目標(biāo)市場(chǎng)法規(guī)需求、初始整車(chē)技術(shù)規(guī)范、主要系統(tǒng)概念、方案和技術(shù)要求、初始硬點(diǎn)等）。

制動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)的開(kāi)發(fā)要在整車(chē)開(kāi)發(fā)流程內(nèi)，同時(shí)兼顧所有建立在此平臺(tái)上的車(chē)型。制動(dòng)系統(tǒng)必須同時(shí)要滿足車(chē)型品類的拓展和車(chē)型配置要求及性能。在企業(yè)內(nèi)一般在底盤(pán)模塊下協(xié)調(diào)同步開(kāi)發(fā)。

2、制動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)化開(kāi)發(fā)思路

制動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)一般分為操作助力端、執(zhí)行端和控制端三部分。制動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)化開(kāi)發(fā)目標(biāo)是要在滿足所有平臺(tái)內(nèi)車(chē)型的需求基礎(chǔ)上，增加共用零部件，降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用，縮短開(kāi)發(fā)周期。

2.1 操作助力端平臺(tái)化開(kāi)發(fā)

操作助力端主要包括制動(dòng)踏板、真空助力器（或電動(dòng)助力器）帶制動(dòng)總泵。是從車(chē)輛駕駛員觸發(fā)動(dòng)作到制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)動(dòng)作轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部分，其物理邊界與車(chē)身機(jī)艙及前圍結(jié)構(gòu)有關(guān)，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)與人機(jī)布置空間、操作舒適性、制動(dòng)踏板感覺(jué)相關(guān)。

制動(dòng)踏板一般與油門(mén)踏板、離合踏板(統(tǒng)稱為三踏)共同作為操作模塊進(jìn)行布置設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)主要與人機(jī)布置，操作舒適性等相關(guān)。例如公司某平臺(tái)車(chē)型采用SAE 95%人體坐姿進(jìn)行布置校核，制動(dòng)踏板杠桿比初選為3.0，在同時(shí)滿足不同品類車(chē)型的人體坐姿下確定三踏的布置位置（圖1）。若考慮輕量化設(shè)計(jì)，則需要考慮在滿足布置空間的要求下，選用空心踏板臂式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)踏板的輕量化設(shè)計(jì)要求。

真空助力器帶制動(dòng)總泵通過(guò)螺栓將車(chē)身前圍與制動(dòng)踏板連接到一起，布置位置位于前機(jī)艙內(nèi)，布置中要考慮周邊件如車(chē)身前圍、前風(fēng)窗下橫梁、搭載動(dòng)力總成及相關(guān)附件等，同時(shí)考慮整車(chē)重量等因素下，確定真空助力器膜片的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格（圖2）。如公司某緊湊級(jí)車(chē)型平臺(tái)在考慮整車(chē)質(zhì)量、質(zhì)心位置的前提下，可選擇單膜片11英寸規(guī)格或雙膜片7+8英寸兩種規(guī)格[1]，在考慮搭載動(dòng)力總成和風(fēng)窗下橫梁的結(jié)構(gòu)后，全系列平臺(tái)選用雙膜片7+8英寸規(guī)格。若考慮輕量化設(shè)計(jì)，則應(yīng)考慮貫穿式助力器結(jié)構(gòu)以及鋁制殼體材質(zhì)，滿足其輕量化要求。

制動(dòng)踏板和真空助力器帶制動(dòng)總泵布置設(shè)計(jì)完成后，可初步確定其物理邊界，為滿足不同品類及不同風(fēng)格車(chē)型需求，在制動(dòng)踏板主體沿用的前提下，可適當(dāng)調(diào)整制動(dòng)踏板踏面的狀態(tài)。對(duì)于真空助力器帶制動(dòng)總泵，主要與制動(dòng)踏板感覺(jué)關(guān)聯(lián)密切，因此在確保主體通用的前提下，可調(diào)整內(nèi)部參數(shù)如助力比、空行程、始動(dòng)力、跳躍值等參數(shù)，匹配不同風(fēng)格車(chē)型對(duì)制動(dòng)踏板感覺(jué)的要求。

2.2 執(zhí)行端平臺(tái)化開(kāi)發(fā)

執(zhí)行端主要指車(chē)輪制動(dòng)器（盤(pán)式制動(dòng)和鼓式制動(dòng)）。是制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行制動(dòng)動(dòng)作的部分，因此其受力要求及工作環(huán)境也最嚴(yán)格。制動(dòng)器物理邊界與車(chē)輪輪輞規(guī)格、懸架結(jié)構(gòu)形式及轉(zhuǎn)向機(jī)布置位置相關(guān)，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)與制動(dòng)力分配系數(shù)、制動(dòng)熱容量、制動(dòng)強(qiáng)度等性能指標(biāo)相關(guān)。

因盤(pán)式制動(dòng)器散熱性好、重量輕及維修方便等優(yōu)點(diǎn)，目前在乘用車(chē)車(chē)型中廣泛采用，因此公司某平臺(tái)車(chē)型全部采用盤(pán)式制動(dòng)器，前制動(dòng)器為浮動(dòng)鉗、通風(fēng)盤(pán)式結(jié)構(gòu)，后制動(dòng)器為浮動(dòng)鉗、實(shí)心盤(pán)式結(jié)構(gòu)。前制動(dòng)鉗布置于前輪心前部，后制動(dòng)鉗布置于后輪心后部，對(duì)其進(jìn)行與后周邊件間隙分析，要求滿足零部件間隙要求。考慮后制動(dòng)鉗為集成式電子駐車(chē)結(jié)構(gòu)，運(yùn)用后懸架運(yùn)動(dòng)模型在懸架全行程范圍內(nèi)進(jìn)行制動(dòng)鉗與周邊件的運(yùn)動(dòng)校核分析驗(yàn)證（圖3）。

相同的制動(dòng)器匹配不同車(chē)型，要綜合考慮車(chē)型尺寸、整車(chē)重量、質(zhì)心位置等因素，并要求對(duì)制動(dòng)盤(pán)熱容量進(jìn)行仿真分析，滿足其基本制動(dòng)熱容量需求。以某車(chē)型后制動(dòng)盤(pán)熱容量為例，以ANSYS中workbench進(jìn)行模擬仿真分析[3]。

為實(shí)現(xiàn)執(zhí)行端跨平臺(tái)共用，綜合考慮平臺(tái)內(nèi)轎車(chē)、SUV、MPV的整車(chē)參數(shù)后，選用同一狀態(tài)制動(dòng)鉗，確保制動(dòng)鉗體、制動(dòng)摩擦襯片、內(nèi)部液壓活塞及接口尺寸相同，制動(dòng)盤(pán)及制動(dòng)鉗安裝支架因不同品類車(chē)型制動(dòng)力分配系數(shù)不同而尺寸規(guī)格有所調(diào)整。

2.3 控制端平臺(tái)化開(kāi)發(fā)

制動(dòng)系統(tǒng)控制端主要指防抱死控制系統(tǒng)、車(chē)身穩(wěn)定控制系統(tǒng)及傳感器部件，

其對(duì)整車(chē)安全性能起到極其重要的作用?；诖?，公司某平臺(tái)全系車(chē)型采用博世公司研發(fā)的ESP9.0車(chē)身穩(wěn)定控制系統(tǒng)。對(duì)于控制單元部分，為實(shí)現(xiàn)平臺(tái)共用，統(tǒng)一使用加強(qiáng)版控制單元模塊，其電機(jī)、控制器外殼體、線束接插端、油路接口技術(shù)狀態(tài)一致，全系車(chē)型布置位置也相同，統(tǒng)一布置于機(jī)艙左側(cè)，變速器上方、真空助力器前端，實(shí)現(xiàn)區(qū)域平臺(tái)化布置設(shè)計(jì)。

軟件控制策略部分因不同車(chē)型品類整車(chē)參數(shù)、搭載不同動(dòng)力總成、輪胎規(guī)格及不同車(chē)型操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不同等因素制約，目前尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化設(shè)計(jì)。

3、國(guó)外制動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)化案例分析

研究國(guó)外某汽車(chē)公司的車(chē)型平臺(tái)發(fā)現(xiàn)，該平臺(tái)制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行端雖然不能完全通用，但其制動(dòng)鉗部分可實(shí)現(xiàn)共用，在匹配不同品類車(chē)型如轎車(chē)相對(duì)SUV車(chē)型上，通過(guò)對(duì)制動(dòng)盤(pán)盤(pán)徑做適當(dāng)調(diào)整，滿足其制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。該平臺(tái)前制動(dòng)鉗缸徑均為Φ54，在配置尺寸、質(zhì)量較小的車(chē)型時(shí)，制動(dòng)盤(pán)規(guī)格為Φ288×28mm，在配置質(zhì)量較大車(chē)型時(shí)，制動(dòng)盤(pán)規(guī)格為Φ315×28mm規(guī)格。根據(jù)制動(dòng)盤(pán)直徑的調(diào)整，變更前制動(dòng)器有效制動(dòng)半徑，滿足不同質(zhì)量參數(shù)車(chē)型的制動(dòng)系統(tǒng)匹配需求。

該平臺(tái)后制動(dòng)器也采用了同樣的設(shè)計(jì)思路。相同輪缸直徑后制動(dòng)鉗根據(jù)匹配車(chē)型質(zhì)量參數(shù)的不同對(duì)后制動(dòng)盤(pán)直徑進(jìn)行調(diào)整。此設(shè)計(jì)不僅能保證車(chē)輛性能，實(shí)現(xiàn)了最大化的零部件共用，同時(shí)也減輕了整車(chē)重量，實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4、結(jié)論

制動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)化開(kāi)發(fā)需要在全面掌握制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)基礎(chǔ)上，將平臺(tái)化的特殊要點(diǎn)匯入設(shè)計(jì)思路中。制動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)化總的設(shè)計(jì)原則是，綜合考量整車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)法規(guī)要求、性能目標(biāo)、制造工藝、維修便利性等前提下，以最高標(biāo)準(zhǔn)要求和限制條件來(lái)開(kāi)發(fā)制動(dòng)系統(tǒng)，則在整車(chē)不同配置需求下可以適當(dāng)?shù)膶?duì)零部件進(jìn)行靈活更改。

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Study of Braking System Platform Develop Strategy

Ma Guang, Wu Xinyu, Liu Yihan, Zhang Zhiming
（R&D Center of Great Wall Motor Company, Automotive Engineering Technical Center of Hebei, Hebei Baoding 071000）

Abstract:By the aid of platform strategy and modularization of mainstream foreign motor company, key points and issue of the design and develop strategy of braking system and guidelines of braking system has been introduced. With the study of braking system of a foreign company’s platform, the platform guidelines can be obtained. The braking system should be designed based on the braking system rules, manufacturing process and light weighting, with the highest standards and limits to make the components less changing by maximum general utilization.

Keywords:braking system; Platform; Design Development; brake

作者簡(jiǎn)介：馬廣，助理工程師，就職于長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司，從事底盤(pán)布置設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作。

中圖分類號(hào)：U463.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-7988(2015)10-33-03