本田摩托车CBS前后轮联合制动系统简介（1）

本田摩托车CBS前后轮联合制动系统简介（1） 本田摩托车CBS前后轮联合制动系统简介 (1) 圈蚕黝固,llIli 本田摩托车CBS前后轮联合 制动系统简介(1) 郑希俊(浙江省质量技术监督检测研究院) 吴正权(南昌航空大学) CBS是Combinedbrakesystemforfrontandrearwheels 的英文缩写,中文的意思是前,后轮联合制动系统. CBS诞生于1976年,并首次装配到本田RCB1000耐 力车上,连续多年几乎囊括了所有6h,12h,24h耐力 赛冠军.1982年金翼GL1200开始装备CBS,深受用户欢迎. 此后,各式各样的CBS不断问世,装备的车型也不断增多, 至2003年为止已在全球销售了150万辆以上CBS摩托车, 其中日本,美国和欧洲约占50%. 目前,CBS系统已由最初的简单CBS(SingleCBS), 发展到联动CBS(dualCBS)和CBS+ABS(Anti—lock BrakingSystem,制动防抱死系统)3大类型多种结构型式. 根据欧洲10国市场调查显示:用户对本田CBS 摩托车认为效果非常好的占55%,效果好的占32.5%,令 人满意的占6.2%,认为合格的1.3%,认为需要改进的仅 占2.9%,没有反馈意见的占2.1%,总满意度高达87.5% (见图1).就具体车型而言,本田CBR1100XX联动CBS 摩托车,认为效果非常好的占47%,效果好的占37%,总 满意度高达84%;本田CBR1000F联动CBS摩托车,认 为效果非常好的占52%,效果好的占37%,总满意度高达 89%;本田ST1100CBS+ABS摩托车,认为效果非常好 的占75%,效果好的占18%,总满意度高达93%;本田 FES250简单CBS摩托车,认为效果非常好的占41%,效 果好的占41%,总满意度高达82%(见图2). 满意:6.2%-J『 合格:13%_一I 需要改进:29%——『 没有反馈:2.1%—__ 图1欧洲10国对CBS摩托车满意度市场调查结果 (总体统计数据) 显而易见,CBS是本田摩托车的技术瑰宝,是本田摩 托车充满活力,不断创造良好口碑和销售神话的源泉.为 此,本文简单介绍各种CBS系统的发展成因,显着特点, 68摩托车技术2010.08 发展历程,结构原理等,供大家参考. CBR1100XX联动CBS CBR1000F联动CBS ST1100组合式ABS FES250简单CBS 84% 89% 83% 82% 图2欧洲10国对CBS摩托车满意度市场调查结果 (分车型统计数据) 1发展成因 众所周知,制动系统是确保摩托车安全行驶最为关键 的主动安全装置,其功能应能保证摩托车在各种车速,各 种载荷,各种路面和各种气候条件下,所有骑乘者(包括 新手)都能准确控制摩托车的运动,使其安全,迅速,有 效地减速或停车. 然而,摩托车制动系统与汽车的特性不同(见图3). 由于摩托车轴距短,因此质心的位置比汽车高.制动时, 质心的位置向前漂移大,前轮需要更大的制动力,才能平 稳制动摩托车.这就是摩托车前,后轮的制动特性与汽车 大为不同的原因所在. 由于摩托车轴距短,因此质心比汽车更高 Ha/Wa<Hm/n ' 制动时,摩托车的质心漂移比汽车大 图3摩托车与汽车制动系统特性比较 对于传统的前,后轮独立制动系统而言,技术熟练的 骑乘者,制动时会根据路面条件和天气情况合理使用前, 后制动器,使摩托车平稳可靠地减速或停车.然而技术不 熟练的骑乘者,尤其是新手,制动时就会潜藏诸多不安全 的事故隐患.例如,如果单独使用前制动,前轮便有可能 抱死,而丧失转向能力,进而导致重大的倾覆事故.如果 单独使用后制动,不但制动效能低下;而且有可能导致后 轮抱死,酿成侧滑事故. 本田公司独创的先进制动装置CBS能在任何行驶条件 下,自动合理分配制动力,实现平稳制动,适合任何人骑 乘,即使新手操作也能达到较满意的制动效果.说得确切 一 些,CBS实质上是实现了前,后制动器制动力的自动调 节,使摩托车制动系统发生了质的变化,提高制动减速度, 缩短制动距离,充分发挥制动系统在各种恶劣路面及气候 多变区域行驶时的制动效能,消除摩托车在制动过程中的 ,丧失转向能力等非稳态状态,获得良好的制 侧滑,跑偏 动性,操纵性和稳定性,大幅度提高摩托车的行驶安全性. CBS就是在这一基础上产生和发展起来的,目的是更简单, 更安全,更有效地进行制动控制. 2显着特点 a)装配了简单CBS系统的中小排量车,即使是技术 不熟练的骑乘者,也可通过单一操作,很简单地完成平稳 制动.如图4所示,只要骑乘者手握左制动手柄,制动力 即可适当分配到前,后轮制动器上,完成制动.通过简单 CBS系统均衡施力于前,后轮制动器,即可有效控制制动 距离,制动效能大大优于传统前,后轮制动系统. 简单cBs~$仅用左手柄时制动距离比较 仅用左手柄即可起动前后轮制动器 传统后轮制动 停车 图4简单CBS摩托车,操作简单,制动距离短 b)装配了联动CBS的大排量车不必使用高难度的技 术,就能向前,后轮分配理想,适当的制动力.通过操作 手制动或脚制动中的任何一个,就能同时制动前,后轮, 缩短制动距离,顺利完成制动.从图5中可见,传统制动 器只能在很少范围内产生最大减速度,而联动制动系统 CBS几乎能在所有范围内获得最大制动减速度(见图6). 从图7中可见,传统制动系摩托车和传统制动系+ABS制 动系摩托车,仅使用脚制动时产生的最大制动减速度只有 O.4而装配了CBS+ABS的摩托车,仅使用脚制动时产 生的最大制动减速度可以增加0.7倍,达到6.6708m/s. .i;ti— II:l:jl躅 图5传统摩托车制动减速度特性 g ^ 锋 臀 嚣 瘩 ^ 蝌 键 帽 图6联动CBS摩托车制动减速度特性 C)装配了CBS+ABS的大排量车,能让骑乘者更容 易地完成制动.骑乘者需要制动时,无论是使用右操作手 柄,还是使用左操作手柄,就能使前,后轮产生联动制动. 再加上ABS的使用,便可有效地防止车轮抱死,简单地 完成制动.从图7中可见,该系统产生的最大制动减速度 是传统制动系摩托车和传统制动系+ABS制动系摩托车 仅采用脚踩制动时各种制动方式下制动减速度比较 CBS+ABS璇黼 传 + 统 AB 制 S 动 传统制动鼷 00.20.40.60.8l 制动减速度(×9.81m/s2) 图7各种制动系统使用脚制动时制动减速度比较 201O.08摩托车技术69 圜墨四f;. 的2.3倍,最大制动减速度可达9.0252m/s. 3发展历程 1959年,本田公司刚刚成立时,创始人本田宗一郎 (SoichiroHonda,见图8)就率先申请到机械鼓式制动器 图81959年本田宗一郎 7 s/ A13S专利权(见图9).当 时本田公司还尚未生产汽 车,仅作为摩托车制动技术 专利储备. 1969年,本田CB750四 冲程摩托车前制动器率先 使用先进的液压盘式制动 系统,较大幅度提高了前 轮的制动效能,满足了大 排量车高速制动时的安全 性需要. 图91959年本田宗一郎申请的鼓式制动器ABS专利 1976年,本田RCB1000耐力车首次应用了简单CBS 联动制动系统,高效率的CBS制动系统使其连续多年几乎 囊括了所有6h,12h,24h耐力赛冠军. 1982年,本田GL1200批生产车率先装备简单CBS (SingleCBS),深受用户青睐,销量呈直线上升态势. l993年,本田CBR1000F开始装备更高性能的前,后 轮联动CBS(dualCBS)制动系统.全新联动CBS不必使 用高难度的技术,就能向前,后轮分配理想,适当的制动 力.通过操作手制动或脚制动中的任何一个,就能同时制 动前,后轮,缩短制动距离,顺利完成制动,受到广大车 迷的热烈追捧,产品供不应求.很快许多车型都开始装备 联动CBS,至上世纪90年代末覆盖率快速增加到50%以上. 1996年,本田ST1100首次装备CBS+循环型ABS. 骑乘者只需手握左制动手柄,便能使前,后轮同时制动; 再加上ABS的使用,能有效地防止车轮抱死.其特点 7O摩托车技术2010.08 是:电脑ECU以10Hz的频率快速控制制动系统反复进 行减压一保压一增压过程,始终保持车轮的滑移率处于 15%,25%的最佳范围内,车轮边滚边滑,既不抱死}制 动距离又最短.从而达到更简单,更安全,更有效的制动. 2003年,本田银翅(SilverWing)600踏板车率先采 用结构更紧凑,质量更小,性能更先进的C/3S+电机直 接驱动型ABS,从而将CBS系统推向了一个崭新的高峰, 成为全球最受赞赏的顶级制动技术,从此以后大排量运动 车和巡航车普遍推广应用. 4结构原理 目前,本田摩托车广泛应用的CBS系统有简单CBS (SingleCBS)联动CBS(dualCBS)和联动CBS+ABS 总共3大类型,各具特色,适用于不同车型,现分别逐一 介绍. 4.1简单CBS 简单CBS(SingleCBS),也称复合制动(CombiBrake) 系统,主要应用于小排量踏板车和中排量车. a)小排量踏板车机械鼓式简单CBS 小排量踏板车机械鼓式简单CBS(SingleCBS)系统(见 图10)是最为简单的纯机械式CBS.从图10中可见,右 操纵手柄仅用于控制前轮制动.单一操作左制动手柄,便 可使前,后轮获得均衡制动力和较大的制动减速度. 单一操作左制动杆, 便可使前后轮获得均 衡制动力,达到最大 减速度 后 图10小排量踏板车机械鼓式简单CBS制动系统 纯机械式CBS结构简单,成本低廉,工作可靠,维护 简便,制动效能较高,非常适用于中,低挡小排量踏板车用. 制动过程和原理是这样,当骑乘者右手握住右制动手 柄时,通过右制动钢索拉动制动力分配器上前制动钢素, 使前轮鼓式制动器制动.当骑乘者左手握住左制动手柄时, 一 方面通过左制动钢索直接拉动后轮制动杠杆,使后轮鼓 式制动器制动;另方面,通过制动力分配器上前制动钢索, 使前轮鼓式制动器制动,前,后轮制动力均衡,制动效果 较好. b)中排量车液压盘式简单CBS 中排量车液压盘式简单CBS(SingleCBS)系统(见 图11)只有使用脚制动(或左制动时)时,才能使前,后 轮联合制动,获得最大的制动减速度.如果单独使用右制 动,只能控制前轮制动. 只有脚踩制动踏板 或手握左制动动操作 杆,才能获得最大减 速度 --..圜弱国 前轮制动器后轮制动器 图11中排量车液压盘式简单CBS制动系统 系统中的延迟阀(delayvalve)位于脚制动主油缸与摩擦系数u为0 前制动钳中央活塞之间.图12是延迟阀结构原理示意图.想制动力分 图12延迟阀结构原理示意图 延迟阀把制动踏板产生的液压力首先只传递给后制动钳中 央活塞,控制后轮制动(见图13).当制动踏板产生的液 压力逐渐升高到某一预先设定值后,延迟阀才把液压力同 时传递给左,右前制动钳中央活塞.这样,在进行后制动时, 就不会产生整车前倾.图l4是延迟阀的工作特性.图15 是液压盘式简单CBS系统制动力分配特性曲线. 外活塞 后制动钳 图13延迟阀工作过程示意图 图14延迟阀工作特性 前轮制动力抽动力分配特性曲线 图15液压盘式简单CBS制动力分配特性曲线 从图15中可见,当骑乘者使用脚制动(或左制动时)时, 尽管前,后轮制动力呈直线上升,但后轮获得的制动力比 前轮大许多,离最大载重(满负荷)或单人乘骑状态下理 想制动力分配曲线相差悬殊,因此制动效果并不十分理想. 对于技术熟练的骑乘者而言,为进一步提高制动效能,应 适应辅以右制动,加大前轮制动效果. 制动过程和原理是这样,当骑乘者脚踩制动踏板或左 手握住左制动手柄(一般为大型踏板车)时,脚制动主油 缸(或左制动主油缸)产生的液压力,直接传递给后制动 钳中央活塞,使后轮制动.如果骑乘者持续踩住制动踏板 (或持续握住左制动手柄)不放,主油缸产生的液压力逐渐 升高,延迟阀开始工作.液压力通过延迟阀传递给前轮左, 右制动钳中央活塞,使前轮制动,摩托车迅速减速.如果 骑乘者嫌制动减速度还不够大,便可同时使用右制动操作 手柄,加大前轮制动力,使摩托车迅速停车. (未完待续) 2010.08摩托车技术71