淺析汽車制動系統(tǒng)發(fā)展趨勢

馬馳 郝志偉

摘要：本文對制動系統(tǒng)進行了簡單的介紹，并分別對兩大類摩擦制動器進行介紹分析，制動器在制動器同種起到至關重要的作用。制動器的好壞決定著制動系統(tǒng)工作效率和工作穩(wěn)定性的高低。隨著科技的進步和制造工藝的提升，在不久的將來會出現(xiàn)一批批更加先進，更加安全，更加高效的制動器被創(chuàng)造和生產(chǎn)出來，制動系統(tǒng)會更加完善，更加可靠，駕駛員和乘員的安全將得到更加可靠的保障。

關鍵詞：制動系統(tǒng);發(fā)展趨勢;新技術

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

1.制動系統(tǒng)的發(fā)展歷史

最原始的制動控制只是駕駛員操縱一組簡單的機械裝置向制動器施加作用力，這時的車輛的質(zhì)量比較小，速度比較低，機械制動雖已滿足車輛制動的需要，但隨著汽車自質(zhì)量的增加，助力裝置對機械制動器來說已顯得十分必要。這時，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的鼓式制動器，并有制動踏板控制的真空助力裝置。林肯公司也于1932年推出V12轎車，該車采用通過四根軟索控制真空加力器的鼓式制動器。 1936年，博世公司申請一項電液控制的ABS裝置專利促進了防抱制動系統(tǒng)在汽車上的應用。1969年的福特使用了真空助力的ABS制動器;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、帶有獨立液壓助力器的全數(shù)字電子系統(tǒng)控制的ABS制動裝置。1985年美國開發(fā)出帶有數(shù)字顯示微處理器、復合主缸、液壓制動助力器、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)模集成電路技術的出現(xiàn)，以及電子信息處理技術的高速發(fā)展，ABS以成為性能可靠、成本日趨下降的具有廣泛應用前景的成熟產(chǎn)品。

2制動系統(tǒng)功用及組成

制動系的功用是使汽車以適當?shù)臏p速度降速行駛直至停車;在下坡行駛時，使汽車保持適當?shù)姆€(wěn)定車速;使汽車可靠地停在原地或坡道上[2]。制動系統(tǒng)按動力源可分為摩擦式、氣壓式、液力式和電磁式四種;按照功能可分為行車制動系統(tǒng)、駐車制動系統(tǒng)、第二制動系統(tǒng)和輔助制動系統(tǒng);按控制方式還可分為人力制動、動力制動和伺服制動三類。無論制動系統(tǒng)分類如何，任何制動系統(tǒng)均由四個基本部分組成：供能裝置，即提供制動作用所需能量和改善傳能介質(zhì)狀態(tài)的構件;控制裝置，即產(chǎn)生制動和控制制動強度的運動件;傳動裝置，即輸送能量至制動器使之起作用的零件;制動器，即關鍵零部件，產(chǎn)生制動力迫使車輛減速的重要部件。一些高級轎車的制動系統(tǒng)還包括制動力調(diào)節(jié)和壓力保護等附加裝置。一般制動系需要滿足以下幾點要求：①具有足夠的制動效能，即具有足夠的制動減速度和盡量短的制動距離;②制動系統(tǒng)工作可靠，采用多管路制動方案可避免一路失效則制動整體失效;③制動的同時能夠保證穩(wěn)定的操作和方向穩(wěn)定性;④由于制動器工作時溫升較高，所以應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制動器分類及介紹

制動器是制動系統(tǒng)中用以產(chǎn)生阻礙車輛的運動或運動趨勢的力（制動力）的部件。摩擦制動器為常用的制動器類型，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)生制動力矩，使得汽車驅(qū)動輪減速。摩擦制動器主要為鼓式制動器和盤式制動器兩大類。

3.1 鼓式制動器

鼓式制動器有內(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蹄作為固定元件。由于驅(qū)動裝置的不同又可分為輪缸式制動器、凸輪式制動器和楔式制動器。由于篇幅有限，這里我們僅拿輪缸式制動器中的領從蹄式制動器介紹。

這里記汽車行進時制動鼓旋轉(zhuǎn)方向，制動蹄支撐點在其前端，輪缸施加的促動力作用于后端，制動過程中，制動蹄1張開的旋轉(zhuǎn)方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向相同，因此稱為“領蹄”。領蹄上的切向合力作用結果使得領蹄在制動鼓上壓得更緊，具有“增勢”作用;制動蹄支撐點在其后方，促動力作用于前方，制動蹄張開的旋轉(zhuǎn)方向與制動鼓旋轉(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鼓的“減勢”作用。在倒車制動時，制動鼓旋轉(zhuǎn)方向相反，領從蹄互換，但制動效能不變。領從蹄式制動器具有結構簡單，成本低，蹄片與制動鼓之間的間隙易調(diào)節(jié)，便于附裝駐車制動驅(qū)動機構等優(yōu)點，因此領從蹄式制動器得到廣泛應用。

3.2 盤式制動器

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

盤式制動器與鼓式制動器相比具有以下優(yōu)點：①熱穩(wěn)定性好;②制動力矩與行進方向無關;③易于設計雙回路制動系;④制動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襯塊和制動盤之間間隙小，縮短制動協(xié)調(diào)時間。因此，盤式制動器在乘用車上得到廣泛的應用。

4簡要敘述我國全電制動汽車控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

4.1 簡述全電制動汽車控制系統(tǒng)的驅(qū)動能源的處理

全電制動汽車控制系統(tǒng)作為一項新的制動技術，為汽車制動系統(tǒng)的變革和發(fā)展起到了非常大的作用。但是在實際的應用過程中還需要進一步地處理一系列問題。驅(qū)動能源的處理問題就是其中一項重要問題。全電動的制動系統(tǒng)本身就需要在工作過程中有大量的能源作為支持。消耗的能源量非常大。目前我國很多的汽車還不能夠提供大量的能源用于汽車的制動。因此這一問題需要日后妥善處理。

4.2 簡述全電制動汽車控制系統(tǒng)中的失效處理

全電制動控制系統(tǒng)面臨的一個難題是制動失效的處理。因為不存在獨立的主動備用制動系統(tǒng)，因此需要一個備用系統(tǒng)保證制動安全，不論是ECU元件失效、傳感器失效還是制動器本身、線束失效，都能保證制動的基本性能。

4.3 簡述全電制動汽車控制系統(tǒng)中的抗干擾處理

車輛在運行過程中會有各種干擾信號，如何消除這些干擾信號造成的影響，目前存在多種抗干擾控制系統(tǒng)，基本上分為兩種：即對稱式和非對稱式抗干擾控制系統(tǒng)。對稱式抗干擾控制系統(tǒng)是用兩個相同的CPU和同樣的計算程序處理制動信號。非對稱式抗干擾控制系統(tǒng)是用兩個不同的CPU和不一樣的計算程序處理制動信號。

5結語

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

參考文獻

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

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

（作者單位：1.長城汽車底盤研究院;2.長城汽車股份有限公司）