淺析汽車制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

馬馳 郝志偉

摘要：本文對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并分別對(duì)兩大類摩擦制動(dòng)器進(jìn)行介紹分析，制動(dòng)器在制動(dòng)器同種起到至關(guān)重要的作用。制動(dòng)器的好壞決定著制動(dòng)系統(tǒng)工作效率和工作穩(wěn)定性的高低。隨著科技的進(jìn)步和制造工藝的提升，在不久的將來(lái)會(huì)出現(xiàn)一批批更加先進(jìn)，更加安全，更加高效的制動(dòng)器被創(chuàng)造和生產(chǎn)出來(lái)，制動(dòng)系統(tǒng)會(huì)更加完善，更加可靠，駕駛員和乘員的安全將得到更加可靠的保障。

關(guān)鍵詞：制動(dòng)系統(tǒng);發(fā)展趨勢(shì);新技術(shù)

在未來(lái)階段下，汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)會(huì)朝著集成化、模塊化的方向發(fā)展，與傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)而言，電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)擁有著諸多優(yōu)勢(shì)，但是，還存在一些尚未解決的問題，相信通過(guò)相關(guān)專家的努力，汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)定可以得到完善的發(fā)展。

1.制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展歷史

最原始的制動(dòng)控制只是駕駛員操縱一組簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置向制動(dòng)器施加作用力，這時(shí)的車輛的質(zhì)量比較小，速度比較低，機(jī)械制動(dòng)雖已滿足車輛制動(dòng)的需要，但隨著汽車自質(zhì)量的增加，助力裝置對(duì)機(jī)械制動(dòng)器來(lái)說(shuō)已顯得十分必要。這時(shí)，開始出現(xiàn)真空助力裝置。1932年生產(chǎn)的質(zhì)量為2860kg的凱迪拉克V16車四輪采用直徑419.1mm的鼓式制動(dòng)器，并有制動(dòng)踏板控制的真空助力裝置。林肯公司也于1932年推出V12轎車，該車采用通過(guò)四根軟索控制真空加力器的鼓式制動(dòng)器。 1936年，博世公司申請(qǐng)一項(xiàng)電液控制的ABS裝置專利促進(jìn)了防抱制動(dòng)系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用。1969年的福特使用了真空助力的ABS制動(dòng)器;1971年，克萊斯勒車采用了四輪電子控制的ABS裝置。這些早期的ABS裝置性能有限，可靠性不夠理想，且成本高。1979年，默·本茨推出了一種性能可靠、帶有獨(dú)立液壓助力器的全數(shù)字電子系統(tǒng)控制的ABS制動(dòng)裝置。1985年美國(guó)開發(fā)出帶有數(shù)字顯示微處理器、復(fù)合主缸、液壓制動(dòng)助力器、電磁閥及執(zhí)行器“一體化”的ABS防抱裝置。隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的出現(xiàn)，以及電子信息處理技術(shù)的高速發(fā)展，ABS以成為性能可靠、成本日趨下降的具有廣泛應(yīng)用前景的成熟產(chǎn)品。

2制動(dòng)系統(tǒng)功用及組成

制動(dòng)系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車;在下坡行駛時(shí)，使汽車保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定車速;使汽車可靠地停在原地或坡道上[2]。制動(dòng)系統(tǒng)按動(dòng)力源可分為摩擦式、氣壓式、液力式和電磁式四種;按照功能可分為行車制動(dòng)系統(tǒng)、駐車制動(dòng)系統(tǒng)、第二制動(dòng)系統(tǒng)和輔助制動(dòng)系統(tǒng);按控制方式還可分為人力制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)和伺服制動(dòng)三類。無(wú)論制動(dòng)系統(tǒng)分類如何，任何制動(dòng)系統(tǒng)均由四個(gè)基本部分組成：供能裝置，即提供制動(dòng)作用所需能量和改善傳能介質(zhì)狀態(tài)的構(gòu)件;控制裝置，即產(chǎn)生制動(dòng)和控制制動(dòng)強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)件;傳動(dòng)裝置，即輸送能量至制動(dòng)器使之起作用的零件;制動(dòng)器，即關(guān)鍵零部件，產(chǎn)生制動(dòng)力迫使車輛減速的重要部件。一些高級(jí)轎車的制動(dòng)系統(tǒng)還包括制動(dòng)力調(diào)節(jié)和壓力保護(hù)等附加裝置。一般制動(dòng)系需要滿足以下幾點(diǎn)要求：①具有足夠的制動(dòng)效能，即具有足夠的制動(dòng)減速度和盡量短的制動(dòng)距離;②制動(dòng)系統(tǒng)工作可靠，采用多管路制動(dòng)方案可避免一路失效則制動(dòng)整體失效;③制動(dòng)的同時(shí)能夠保證穩(wěn)定的操作和方向穩(wěn)定性;④由于制動(dòng)器工作時(shí)溫升較高，所以應(yīng)具備良好的散熱和抗熱穩(wěn)定性;⑤具有一定的使用壽命。

3制動(dòng)器分類及介紹

制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)中用以產(chǎn)生阻礙車輛的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力（制動(dòng)力）的部件。摩擦制動(dòng)器為常用的制動(dòng)器類型，其基本原理是固定元件與旋轉(zhuǎn)元件表面間的摩擦作用產(chǎn)生制動(dòng)力矩，使得汽車驅(qū)動(dòng)輪減速。摩擦制動(dòng)器主要為鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器兩大類。

3.1 鼓式制動(dòng)器

鼓式制動(dòng)器有內(nèi)張型和外束型兩種，內(nèi)張型以內(nèi)圓柱面為工作表面，采用帶摩擦片的制動(dòng)蹄作為固定元件。由于驅(qū)動(dòng)裝置的不同又可分為輪缸式制動(dòng)器、凸輪式制動(dòng)器和楔式制動(dòng)器。由于篇幅有限，這里我們僅拿輪缸式制動(dòng)器中的領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器介紹。

這里記汽車行進(jìn)時(shí)制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)方向，制動(dòng)蹄支撐點(diǎn)在其前端，輪缸施加的促動(dòng)力作用于后端，制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)蹄1張開的旋轉(zhuǎn)方向與制動(dòng)鼓的旋轉(zhuǎn)方向相同，因此稱為“領(lǐng)蹄”。領(lǐng)蹄上的切向合力作用結(jié)果使得領(lǐng)蹄在制動(dòng)鼓上壓得更緊，具有“增勢(shì)”作用;制動(dòng)蹄支撐點(diǎn)在其后方，促動(dòng)力作用于前方，制動(dòng)蹄張開的旋轉(zhuǎn)方向與制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)方向相反，故稱為“從蹄”。很明顯，從蹄的切向合力有放松制動(dòng)鼓的“減勢(shì)”作用。在倒車制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)鼓旋轉(zhuǎn)方向相反，領(lǐng)從蹄互換，但制動(dòng)效能不變。領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙易調(diào)節(jié)，便于附裝駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，因此領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器得到廣泛應(yīng)用。

3.2 盤式制動(dòng)器

盤式制動(dòng)器按固定元件的不同可分為鉗盤式制動(dòng)器和全盤式制動(dòng)器兩類。鉗盤式制動(dòng)器過(guò)去常用作中央制動(dòng)器，但如今已在轎車上普及，一些貨車也是用盤式制動(dòng)器作為車輪制動(dòng)器。全盤式制動(dòng)器應(yīng)用較少，僅在一些重型汽車中使用。本文中僅介紹鉗盤式制動(dòng)器。鉗盤式制動(dòng)器的固定摩擦元件是摩擦塊，裝在與車軸連接且不能繞車軸軸線旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鉗體中。摩擦副中的旋轉(zhuǎn)件是制動(dòng)盤，它是以端面工作的金屬圓盤。制動(dòng)鉗由摩擦塊和促動(dòng)裝置組成，每個(gè)制動(dòng)器中一般有2～4個(gè)摩擦塊。按照制動(dòng)鉗位置固定與否鉗盤式制動(dòng)器又分為定鉗盤式和浮鉗盤式。定鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗與車橋固定安裝，既不能沿軸向移動(dòng)也不能旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)鉗體由內(nèi)側(cè)鉗體和外側(cè)鉗體組成，摩擦塊以石綿為基礎(chǔ)材料加熱模壓制成。浮鉗盤式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗可以相對(duì)制動(dòng)盤作軸向滑動(dòng)。油缸僅在制動(dòng)盤內(nèi)側(cè)設(shè)置，外側(cè)摩擦塊附裝在制動(dòng)鉗體上。

盤式制動(dòng)器與鼓式制動(dòng)器相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：①熱穩(wěn)定性好;②制動(dòng)力矩與行進(jìn)方向無(wú)關(guān);③易于設(shè)計(jì)雙回路制動(dòng)系;④制動(dòng)襯塊上壓力分布均勻，磨損均勻;⑤尺寸小，質(zhì)量輕，散熱性好⑥襯塊和制動(dòng)盤之間間隙小，縮短制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間。因此，盤式制動(dòng)器在乘用車上得到廣泛的應(yīng)用。

4簡(jiǎn)要敘述我國(guó)全電制動(dòng)汽車控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 簡(jiǎn)述全電制動(dòng)汽車控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能源的處理

全電制動(dòng)汽車控制系統(tǒng)作為一項(xiàng)新的制動(dòng)技術(shù)，為汽車制動(dòng)系統(tǒng)的變革和發(fā)展起到了非常大的作用。但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中還需要進(jìn)一步地處理一系列問題。驅(qū)動(dòng)能源的處理問題就是其中一項(xiàng)重要問題。全電動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)本身就需要在工作過(guò)程中有大量的能源作為支持。消耗的能源量非常大。目前我國(guó)很多的汽車還不能夠提供大量的能源用于汽車的制動(dòng)。因此這一問題需要日后妥善處理。

4.2 簡(jiǎn)述全電制動(dòng)汽車控制系統(tǒng)中的失效處理

全電制動(dòng)控制系統(tǒng)面臨的一個(gè)難題是制動(dòng)失效的處理。因?yàn)椴淮嬖讵?dú)立的主動(dòng)備用制動(dòng)系統(tǒng)，因此需要一個(gè)備用系統(tǒng)保證制動(dòng)安全，不論是ECU元件失效、傳感器失效還是制動(dòng)器本身、線束失效，都能保證制動(dòng)的基本性能。

4.3 簡(jiǎn)述全電制動(dòng)汽車控制系統(tǒng)中的抗干擾處理

車輛在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有各種干擾信號(hào)，如何消除這些干擾信號(hào)造成的影響，目前存在多種抗干擾控制系統(tǒng)，基本上分為兩種：即對(duì)稱式和非對(duì)稱式抗干擾控制系統(tǒng)。對(duì)稱式抗干擾控制系統(tǒng)是用兩個(gè)相同的CPU和同樣的計(jì)算程序處理制動(dòng)信號(hào)。非對(duì)稱式抗干擾控制系統(tǒng)是用兩個(gè)不同的CPU和不一樣的計(jì)算程序處理制動(dòng)信號(hào)。

5結(jié)語(yǔ)

汽車行業(yè)發(fā)展近百年，從最初的能夠行駛和簡(jiǎn)單的貨物運(yùn)輸，到現(xiàn)如今追求的動(dòng)力性、安全性、節(jié)能性和智能化等進(jìn)行了一系列的演變與發(fā)展，但歸根結(jié)底，始終不變的是其保障乘員安全的功能，制動(dòng)系統(tǒng)在其中發(fā)揮了巨大的作用。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，在由于車輛本身問題而造成的交通事故中，由于制動(dòng)系統(tǒng)故障引起的交通事故所占比例高達(dá)45%[1]。因此，制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)得到了各大生產(chǎn)商的重視。本文主要分析說(shuō)明鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器的分類形式、基本工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)和制動(dòng)系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向和趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王遂雙.《汽車電子控制系統(tǒng)的原理與檢修》.[M].北京理工大學(xué)出版社.2000

[2] 潘旭峰. 《現(xiàn)代汽車電子技術(shù)》.[M]北京：北京理工大學(xué)出版社.1998 1033～1042

（作者單位：1.長(zhǎng)城汽車底盤研究院;2.長(zhǎng)城汽車股份有限公司）