鼓式制動器用磨斷式磨損報警裝置的設計研究

張飛 田飛躍 王震

摘 要：重型卡車的行車安全備受關(guān)注，設計一種能夠提示司機及時更換制動器摩擦襯片的磨損報警裝置尤為迫切。文章旨在提供一種鼓式制動器用磨損報警裝置的結(jié)構(gòu)布置方案，以供設計人員參考。

關(guān)鍵詞：鼓式制動器;磨損報警裝置;結(jié)構(gòu)布置

中圖分類號：U462.1? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）17-96-03

Design and Research of Adopt Wear-off Alarm On Drum Brake

Zhang Fei， Tian Feiyue， Wang Zhen

（ Institute of Technology Center， Shaanxi Hande Axle Co.， LTD， Shaanxi Xi'an 710201 ）

Abstract： The driving safety of heavy truck has attracted much attention， and it is very pressing requirements to design one equipment to remind driver replace brake friction linig in time. The article aims to supply one structure of alarm equipment of drum brake wear for reference of designer.

Keywords： Drum brake; Wear alarm indicator; Structure arrangment

CLC NO.： U462.1? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）17-96-03

1 引言

在重型商用車等領(lǐng)域，鼓式制動器廣泛用于各類車型，一般采用定期查看摩擦襯片刻度標識的方式，避免摩擦片未及時更換而影響行車安全。隨著行車安全意識的提高以及法規(guī)的要求，鼓式制動器加裝磨損報警裝置勢在必行。

目前市場上主要應用兩種結(jié)構(gòu)，一種是連續(xù)式磨損報警裝置，通過加裝在自動間隙調(diào)整臂上監(jiān)測凸輪軸轉(zhuǎn)角的方式，反算摩擦片的剩余厚度，再將摩擦片厚度信息實時反饋至駕駛室，成本較高。一種是磨斷式磨損報警裝置，通過將磨損探頭加裝至摩擦片，當摩擦片磨損至指定厚度時導線磨斷，產(chǎn)生斷路信號，以提示司機及時更換摩擦襯片，成本較低。目前，各主機廠普遍采用磨斷式磨損報警裝置，雖型式各異，但原理相近。

2 磨斷式磨損報警裝置的工作原理

該裝置在整車上主要由磨斷裝置、電導線、電子控制器和報警指示裝置組成。

如圖1，將接有電導線的磨斷裝置預埋至摩擦襯片一定深度處，摩擦襯片正常使用時回路為通路，當摩擦片磨損至設定位置時，制動鼓便將磨斷裝置的電導線磨斷，通路變?yōu)閿嗦罚瑪嗦沸盘柾ㄟ^電子控制器傳輸?shù)今{駛室報警指示裝置，且發(fā)出光學或聲學信號以提示司機及時更換摩擦片。

3 磨斷式報警裝置的安裝方式

如圖2，在鼓式制動器的制動蹄、摩擦片、防塵罩上加工預留孔，將磨損探頭安裝于制動蹄孔，制動蹄背面采用固定線夾固定，磨損報警裝置從防塵罩預留孔出線，并為整車預留線束接口，整車接插后即完成連接。

磨損報警裝置一般設計為兩段式，分別稱為短線、長線。其中短線為固定長度，從防塵罩預留孔出線后與長線接插，并固定于防塵罩，長線根據(jù)整車需求可設計為不同長度。這種方案的優(yōu)勢為，不因整車整理、安裝線束過程拖拽而造成制動器內(nèi)部線束預留長度不足或線路故障，且售后更換時只需更換短線即可，維修成本較低。

4 磨斷式磨損報警裝置的設計要點

4.1 磨損探頭的耐高溫性能

由于磨損探頭直接安裝于摩擦片上，磨損探頭必須滿足鼓式制動器的工作溫度要求，而鼓式制動器的制動溫度，主要受制動強度、制動頻次、散熱情況、零部件熱容等因素影響。根據(jù)經(jīng)驗，鼓式制動器的工作溫度一般在200℃左右，極限工作環(huán)境下會超過300℃，摩擦襯片的極限耐受溫度一般在350℃左右，考慮耐溫可靠性，一般設計磨損探頭可在300℃下連續(xù)正常工作，瞬時耐溫指標不低于400℃（連續(xù)工作時間≥1h）。

4.2 磨損探頭的磨損性能

鼓式制動器在制動過程中，在摩擦片表面會形成正壓力和摩擦力，所以磨損探頭必須要有良好的磨損性能和抗壓性。

4.3 磨損探頭的防松設計

由于磨損探頭是安裝在制動蹄上，與摩擦片、制動蹄均是間隙配合，如果間隙設計不合理，在摩擦力的作用下，探頭根部受制動蹄孔邊的剪切，有斷裂風險。一般設計磨損探頭與摩擦片的配合間隙為1mm左右。

磨損探頭利用固定線夾在制動蹄背部夾緊防松，如果夾緊失效，會造成磨損探頭軸向竄動，磨屑不斷堆積，從而抬高磨損探頭位置，造成過早報警。一般設計固定線夾為彈簧夾片或橡膠圈，彈簧夾片優(yōu)勢是機械防松、固定可靠，劣勢是安裝困難;而膠圈的優(yōu)勢是安裝方便，但劣勢是因與制動蹄直接接觸，要嚴格的耐溫要求。

4.4 電導線的設計

磨損報警裝置的電導線因在制動器內(nèi)部，必須滿足一定的耐溫、阻燃要求，電導線不允許燒結(jié)短路、疲勞斷裂。電導線一般設計為多股線，且有線徑要求等。

5 磨斷式磨損報警裝置的結(jié)構(gòu)布置

如圖3，理論上，在正常制動時，O位置是制動蹄的最大受力點，摩擦片磨損最快，但是受力最大的點不一定是鉚釘最先磨損的點，應該對磨損報警裝置安裝位置進行設計校核。具體方法如下：

當校核某款制動器時，利用creo軟件三維模擬出最先接觸制動蹄總成的一排鉚釘，如圖示A位置，磨損報警裝置安裝位置如圖示B位置。

在磨損極限下，假設A處摩擦片距制動蹄表面距離為a，B處摩擦片距制動蹄表面距離為b，如果設定提前1mm報警，則磨損探頭的線束磨斷高度應該設計為（b+1）。

通常，不同規(guī)格制動器a值相同，而O位置對應的摩擦片厚度不盡相同，如果將磨損報警裝置設計在O位置，將會產(chǎn)生多種規(guī)格磨損報警裝置，不利于售后備件更換，但我們總能找到摩擦片厚度（b+1）對應的B位置，如此，一款磨損報警裝置可適應不同制動器。

此外，磨損報警裝置應該避免設計在上摩擦片邊緣（靠凸輪軸側(cè)）。根據(jù)經(jīng)驗，在惡劣工況下，該位置在使用后期可能會出現(xiàn)開裂、掉塊的現(xiàn)象;也應該避免設計在下摩擦片邊緣（靠蹄銷一側(cè)），該處是磨損最緩慢的地方，對于磨損高度不敏感，誤差較大。

一般認為，鼓式制動器在制動過程中，領(lǐng)蹄具有增勢作用，從蹄具有減勢作用，理論上領(lǐng)蹄摩擦片相較從蹄摩擦片較快磨損，但由于鼓式凸輪軸的等位移特性，這種差異不明顯。實際在售后檢查發(fā)現(xiàn)，?領(lǐng)從蹄磨損量相當，無明顯差異。那么，領(lǐng)從蹄不應該作為磨損報警裝置布置的先決條件。

6 總結(jié)

本文針對鼓式制動器磨斷式磨損報警裝置，從其背景、工作原理、安裝方式、結(jié)構(gòu)布置、注意事項等方面進行了簡要

闡述，希望對相關(guān)技術(shù)人員在進行類似設計時能夠給予啟示。

參考文獻

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