車用制動(dòng)器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

吳波+韓志成+宋威+王鵬+李銀燕

摘 要：該文從車用制動(dòng)器的安全性和經(jīng)濟(jì)性等問題入手，對(duì)國內(nèi)外制動(dòng)器的發(fā)展現(xiàn)狀從3個(gè)方面展開分析，即制動(dòng)盤材料研究狀況、制動(dòng)盤加工工藝研究狀況、制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)研究狀況，為以后制動(dòng)器的研究趨勢做出了借鑒性指引。

關(guān)鍵詞：汽車制動(dòng)器 發(fā)展趨勢 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TK43.3；TB17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）07（a）-0096-02

汽車不僅是生活和工業(yè)生產(chǎn)中的交通運(yùn)輸工具，還是國家科技水平和制造能力的體現(xiàn)。車輛工程是資金密集、技術(shù)密集、人才密集、綜合性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益高的產(chǎn)業(yè)。全球各發(fā)達(dá)國家均把汽車工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展重點(diǎn)。我國汽車保有量逐年持續(xù)增加現(xiàn)居全球首位，私家車的隊(duì)伍正在不斷壯大，作為代步工具的汽車已然成為人們生活中的一部分?？焖俾?、高速路以及高等級(jí)公路的建設(shè)，加之駕駛員的非職業(yè)化、車量密集化和行駛高速化，交通安全問題和車輛的安全性作為重點(diǎn)被提上日程。據(jù)統(tǒng)計(jì)在車輛交通事故中，約有50%以上源于汽車制動(dòng)性能不良。不僅如此，在能源緊缺和集約高效的今天，汽車的制動(dòng)性能還直接對(duì)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)輸安全和生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響。

1 國內(nèi)外制動(dòng)盤材料研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)

鑄鐵制動(dòng)盤耐磨性較好、易加工、已經(jīng)應(yīng)用于量產(chǎn)車輛，但質(zhì)量過大、熱穩(wěn)定性較差易致制動(dòng)效率降低。

碳纖維制動(dòng)盤，擁有卓越的減速性能、優(yōu)秀的制動(dòng)穩(wěn)定性可承受2 500 ℃高溫、質(zhì)量輕、多用于競賽車輛和飛機(jī)制動(dòng)，但其最佳工作溫度為800 ℃，低溫制動(dòng)效果較差、磨損速度快、制造成本高。

陶瓷制動(dòng)盤使用壽命為普通制動(dòng)盤的4倍、制動(dòng)衰減大大降低、重量減輕50%、低溫制動(dòng)性能好、制動(dòng)盤表面不會(huì)產(chǎn)生腐蝕生銹、制動(dòng)盤不會(huì)產(chǎn)生熱變形，但制造工藝復(fù)雜、制造成本高。如今已經(jīng)有保時(shí)捷、法拉利、梅賽德斯和奧迪四家汽車廠商在高端車型上采用陶瓷制動(dòng)盤。如今隨著工藝水平的提高，陶瓷制備成本的降低，原僅應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域中的增強(qiáng)型陶瓷已經(jīng)被用來制作新型車用陶瓷制動(dòng)盤。這種陶瓷材料中混合了如鉆石般堅(jiān)硬耐磨的金剛砂，此結(jié)構(gòu)可以有效吸收制動(dòng)盤制動(dòng)過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。不僅如此，陶瓷制動(dòng)盤規(guī)避了金屬制動(dòng)盤生銹的缺點(diǎn)，易保存、易保護(hù)。通常情況，在長途越野行駛中反復(fù)使用制動(dòng)裝置，制動(dòng)力會(huì)明顯降低恢復(fù)需要過程，陶瓷制動(dòng)盤可以有效預(yù)防制動(dòng)力的衰減。

2 國內(nèi)外制動(dòng)盤加工工藝研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)

在銅基粉末冶金燒制工藝方面進(jìn)行改進(jìn)來生產(chǎn)摩擦片，需要將銅基粉末冶金摩擦材料的壓制分為3個(gè)步驟，燒制溫度一般在750 ℃左右（3段溫差上下浮動(dòng)不要超過5 ℃），第一階段燒制時(shí)間為1～2 h；第二階段燒制時(shí)間為2～4 h；第三階段燒制時(shí)間為2 h，之后為保溫與冷卻時(shí)間共20 h，不過保溫時(shí)間越長越好。

在制動(dòng)器制造過程中對(duì)于粉末原材料的加工，為了規(guī)避傳統(tǒng)壓燒法的制造缺陷如能耗大、粉末原料利用率低、生產(chǎn)效率低以及成本高等，改為采用噴撒工藝法進(jìn)行制備。噴撒工藝的基本流程如下：首先將鋼背板在溶劑（如四氯化碳）中進(jìn)行脫脂處理或電鍍處置；其次向鋼背板表面噴撒混合耐磨材料；之后進(jìn)行預(yù)燒制、壓溝槽過程；最終實(shí)施終結(jié)燒制并精修整合。

鋁合金的制備改良如霧化粉末快速固化工藝，可制備新型耐高溫、抗摩擦的材料。其物理性能熱穩(wěn)定彌散相要比傳統(tǒng)時(shí)效硬化材料更優(yōu)越，可在350 ℃以上工況下使用，如果進(jìn)一步對(duì)Al3Zr和Al6Mn進(jìn)行彌散相和晶粒細(xì)化其力學(xué)性能將有更高的效益。

3 國內(nèi)外制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)

制動(dòng)器是用來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能的機(jī)構(gòu)總成，現(xiàn)今汽車制動(dòng)器扔多以摩擦動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效能。一般按照摩擦副中旋轉(zhuǎn)元件的不同，制動(dòng)器可分為鼓式和盤式兩大類。鼓式制動(dòng)器又包含領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、雙從蹄式、單向自增力式、雙向自增力式等制動(dòng)結(jié)構(gòu)的制動(dòng)器。盤式制動(dòng)器分為通風(fēng)盤式制動(dòng)器和濕式全封閉多盤制動(dòng)器兩類。通風(fēng)盤式制動(dòng)器包含固定鉗式、浮動(dòng)鉗式兩種制動(dòng)器，浮動(dòng)鉗式制動(dòng)器又包括滑動(dòng)鉗式和擺動(dòng)鉗盤式兩種類型。而盤式制動(dòng)器的散熱性能和工作穩(wěn)定性以及反復(fù)使用時(shí)摩擦力衰減性能較鼓式制動(dòng)器優(yōu)越，使制動(dòng)系統(tǒng)可靠性和行車安全性也得到了更好的保障，故其被廣泛地推廣應(yīng)用。其中滑動(dòng)鉗式是目前使用廣泛的一種盤式制動(dòng)器。

意大利高性能制動(dòng)系統(tǒng)供應(yīng)商布雷博推出了最新的制動(dòng)盤，為了提高制動(dòng)系統(tǒng)的散熱性能該公司擬通過增設(shè)通風(fēng)設(shè)計(jì)（PVT）來改善制造。布雷博新型通風(fēng)系統(tǒng)針對(duì)每個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)設(shè)計(jì)了柱狀結(jié)構(gòu)并將其安裝在每個(gè)制動(dòng)環(huán)上。從而提升了抗熱裂紋性能達(dá)30%以上，延長了制動(dòng)盤的疲勞壽命。

由SAB wabc公司開發(fā)的新型軸裝式制動(dòng)盤，被初步試驗(yàn)應(yīng)用于德國鐵路設(shè)備上。該制動(dòng)盤的設(shè)計(jì)中心思想基于兩點(diǎn)：便于安裝和更高效的通風(fēng)散熱功能，基于此可以極大地降低能量損失。

劉峻瑜等人發(fā)明了一種“基于熱管散熱的鼓式制動(dòng)器及具有該制動(dòng)器的交通工具”，在現(xiàn)有的鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，使其具有了較好的散熱效果，保證了剎車的可靠性。

陳振豐發(fā)明了“具有間隙自動(dòng)調(diào)整裝置的定鉗盤式制動(dòng)器”，通過在制動(dòng)鉗內(nèi)壁設(shè)置摩擦環(huán)，當(dāng)制動(dòng)塊磨損使制動(dòng)塊與制動(dòng)盤之間的間隙增大時(shí)，通過液壓作用使摩擦環(huán)移動(dòng)的距離等于制動(dòng)塊與制動(dòng)盤之間增加的間隙，從而實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)塊與制動(dòng)盤之間間隙的自動(dòng)調(diào)整。

李鴻飛等發(fā)明了“一種領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器”，該發(fā)明通過增加增力臂和支撐臂，駐車時(shí)無論制動(dòng)鼓有順時(shí)針運(yùn)動(dòng)趨勢還是逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)趨勢，第一蹄片與第二蹄片的轉(zhuǎn)動(dòng)方向均能夠與制動(dòng)鼓的制動(dòng)方向相同，進(jìn)而提高駐車的制動(dòng)效果。

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