汽車制動裝置安全功能開發(fā)與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

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摘要：制動裝置的性能直接影響汽車的使用安全性，現(xiàn)階段的汽車制動技術(shù)在常規(guī)路況下可靠性較好，但對于崎嶇山路、下長坡、重載等情況下頻繁使用制動系統(tǒng)，則會因為制動系統(tǒng)溫度過高而失效，容易引發(fā)安全事故。針對這一情況，從現(xiàn)代汽車常用制動器技術(shù)展開分析，說明了制動系統(tǒng)存在的不足，并有針對性的設(shè)計了一款具有冷卻功能的制動裝置，說明了該裝置的功能與優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：汽車；制動裝置；功能；結(jié)構(gòu)；創(chuàng)新

1汽車制動器技術(shù)現(xiàn)狀

1.1技術(shù)應(yīng)用情況

汽車制動裝置是現(xiàn)代汽車必備的重要安全裝置，我國生產(chǎn)和銷售的所有汽車都配備有制動裝置，從制動技術(shù)來看，目前大多數(shù)汽車采用的制動技術(shù)是通過對剎車片施加壓力后產(chǎn)生摩擦阻力進行制動的，這種制動技術(shù)的結(jié)構(gòu)主要包括驅(qū)動結(jié)構(gòu)和制動執(zhí)行結(jié)構(gòu)兩大部分[1]。如圖1所示，為現(xiàn)階段制動裝置的主要技術(shù)部件及結(jié)構(gòu)關(guān)系，可見汽車制動系統(tǒng)包括了制動驅(qū)動油缸、制動輪油缸、摩擦片、制動鉗體、制動油管、制動踏板等組成。制動的主要原理是對運動的汽車產(chǎn)生阻力，既對制動盤施加摩擦力，從而有效降低汽車的行駛速度。目前針對不同功能和用途的汽車，制動器技術(shù)主要分為鼓式制動和盤式制動兩種，這兩種制動技術(shù)在常規(guī)路況行駛時可靠性和安全性較高，但對于某些特殊路況或工況時，存在可靠性不足的問題[2]。例如，汽車在彎曲山路、下長坡或負載很大的情況下行駛，長時間的頻繁使用制動器會造成制動器溫度急劇升高，導(dǎo)致車輛的制動性能明顯下降，即使部分汽車設(shè)計并應(yīng)用了輔助制動裝置，也很難在復(fù)雜路況上有效保證行車安全[3]。

1.2汽車制動器性能需求

近年來，為提升制動系統(tǒng)的使用合理性，汽車企業(yè)研發(fā)并應(yīng)用了大量的新型安全技術(shù)，例如ABS制動防抱死技術(shù)、EBD車身穩(wěn)定控制技術(shù)、RFID防碰撞技術(shù)等，盡管汽車的安全性得到了一定程度的提升，但汽車制動系統(tǒng)能不能全面適應(yīng)所有路況和工況條件，制動裝置的性能優(yōu)化仍是汽車技術(shù)研究的重要方向[4]。對于制動器而言，其性能需求主要包括以下三大方面：一是可靠的制動性能，就是將快速行駛的汽車迅速減速和剎停的能力，這是汽車制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)性能要求[5]；二是剎車狀態(tài)的保持，就是在剎車過程保持車輛良好的姿態(tài)，不使車輛出現(xiàn)偏移行駛路線、側(cè)傾或翻車等安全性問題；三是可靠性與適應(yīng)性，就是指汽車無論在任何工況條件下其工作能力都能長期保持，制動器長期發(fā)揮應(yīng)有效能，不被天氣、環(huán)境、駕駛習(xí)慣等影響。

2制動裝置安全功能開發(fā)

2.1功能需求與研究目的

（1）針對汽車行駛中可能遇到的山路多彎、長下坡、崎嶇路面、路況條件復(fù)雜以及車輛重載等情況而導(dǎo)致的頻繁使用剎車進行優(yōu)化設(shè)計，解決剎車系統(tǒng)長時間頻繁使用而溫度過高影響制動性能的問題，研發(fā)一種新型的制動裝置，使制動裝置工作可靠，不受天氣、環(huán)境、駕駛習(xí)慣等因素的影響，實現(xiàn)復(fù)雜路況長時間頻繁使用制動裝置仍可靠制動。（2）制動裝置的研發(fā)與設(shè)計既要滿足制動性能要求，還必須兼顧產(chǎn)品研發(fā)和制造過程中的成本控制，要求制動裝置的新技術(shù)有效保證汽車安全的同時，還能降低汽車使用過程的成本投入，降低針對制動系統(tǒng)維護保養(yǎng)的成本消耗[6]。（3）對新的制動裝置使用工況進行充分分析，避免新結(jié)構(gòu)引入新的安全隱患[7]。

3新型制動裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

為進一步提高車輛在復(fù)雜路況頻繁使用剎車狀態(tài)下的穩(wěn)定性，設(shè)計了一款能夠在制動過程自動噴灑冷卻液進行降溫的制動裝置，該裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.1制動功能的實現(xiàn)

當駕駛員踩下剎車踏板，汽車開始執(zhí)行制動作，此時，氣泵為氣缸提供氣壓，氣缸伸展帶動連接桿運動使夾緊板繞轉(zhuǎn)軸向內(nèi)側(cè)滑動，利用轉(zhuǎn)桿的結(jié)構(gòu)保證夾緊板位置對正并向內(nèi)側(cè)夾緊，確保磨砂片以很大的壓力壓住制動輪，在摩擦力的作用下實現(xiàn)制動功能。

3.2冷卻功能的實現(xiàn)

在夾緊板的向內(nèi)移動的過程中能夠帶動拉繩一端運動，拉繩拉緊后密封板隨之向上華東，密封結(jié)構(gòu)開啟，冷卻液從冷卻液出口流出，流進軟管后到達噴頭位置，再由噴頭將冷卻液噴灑到制動輪的外表面，噴灑的冷卻液具有較高的黏度，不僅能夠有效對制動輪進行降溫，同時還能起到澤達摩擦片與制動輪之間摩擦系數(shù)的作用，有效提升制動能力。冷卻液的施加有效降低了因頻繁使用剎車而造成制動片發(fā)熱、變形等問題，能有效延長制動輪和摩擦片的使用壽命，提高制動過程的安全性。

3.3冷卻液量檢測功能的實現(xiàn)

該制動系統(tǒng)正常工作的一個基礎(chǔ)保證就是必須保持有足夠的冷卻液進行制動冷卻，因此，冷卻液量的檢測功能十分必要。在制動系統(tǒng)工作時，冷卻液儲存于冷卻液箱內(nèi)冷卻液箱內(nèi)的浮球會更具冷卻液的剩余量而上下移動，當冷卻液的含量低于工作最少值時，浮球也會下降到相應(yīng)區(qū)域，并出動按鈕，按鈕聯(lián)通冷卻液警示裝置，該裝置向駕駛室內(nèi)的駕駛員發(fā)出提醒，駕駛員需添加冷卻液，以保證冷卻裝置的正常使用。

4新型制動裝置的技術(shù)優(yōu)勢分析

4.1安全性顯著提升

安全性是制動系統(tǒng)的主要功能，與傳統(tǒng)的汽車制動裝置相比，具有冷卻功能的制動裝置安全性顯著增加。首先，在正常的用車條件下，帶有冷卻功能的制動系統(tǒng)能有效降低剎車裝置的磨損問題，有利于制動裝置長期保持良好的制動性能；其次，冷卻液的高黏度有效提升了制動盤與摩擦片之間的摩擦力，有利于縮短汽車的剎停距離，降低事故發(fā)生率；再次，冷卻系統(tǒng)有效避免了汽車在山路、下坡、重載等情況下頻繁使用剎車造成的制動盤過熱，剎車失效或制動盤損壞、變形的問題，提高了汽車在復(fù)雜路況、工況下的形式安全性。

4.2制造經(jīng)濟性好

具有冷卻功能的新型制動裝置具有合理的生產(chǎn)制造成本，相對于傳統(tǒng)的汽車剎車系統(tǒng)，新型制動系統(tǒng)的制造成本不存在明顯的提升，這主要是因為在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，在設(shè)計制動裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的同時匹配了冷卻液的施加裝置，使冷卻液的噴施不需重新設(shè)計動力、傳動等結(jié)構(gòu)，冷卻裝置的開閉功能通過制動夾緊板的動作來控制，而冷卻液的噴施依靠液體自重來實現(xiàn)，因此，相對于傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)，新型制動系統(tǒng)的制造成本增加項僅為冷卻液箱、輸液管和噴頭，這三部分零件均易于購置且售價不高。

4.3使用成本較低

使用成本也影響著制動裝置的的應(yīng)用價值，對于該制動裝置而言，首先，冷卻液的消耗量很少，加之冷卻液的售價不高，一瓶冷卻液可使用很長時間，使用成本很低；其次，制動系統(tǒng)的使用可靠性很高，制動盤、摩擦片等易損部件的壽命明顯延長，零部件的更換、檢修周期也隨之延長，使用維護的成本明顯降低，尤其對于上問提及的復(fù)雜路況，行駛后對制動系統(tǒng)的損傷更小，維修換件的可能性大幅降低。

5結(jié)語

隨著汽車技術(shù)的進一步發(fā)展，汽車的動力性能、自動駕駛能力也將持續(xù)進步，這對汽車的制動裝置技術(shù)提出了更高的要求，因此，充分分析汽車行駛的各種情況，針對非常規(guī)工況條件優(yōu)化制動裝置的性能，能更好的保護用車安全。本次設(shè)計的具有冷卻功能的制動系統(tǒng)有效改善了傳統(tǒng)制動系統(tǒng)在復(fù)雜工況下的過熱、失效、剎車盤損壞等問題，規(guī)避了現(xiàn)階段汽車制動裝置存在的隱患問題，有利于汽車制動技術(shù)的革新。

參考文獻：

[1]吳希玲，徐文婷，應(yīng)宇汀.汽車制動系統(tǒng)的性能分析和優(yōu)化[J].汽車實用技術(shù)，2021，46（9）：90-92+122.

[2]王金波，焦志鵬，孫巍.電動汽車電液復(fù)合制動系統(tǒng)研究進展[J].內(nèi)燃機與動力裝置，2019，36（2）：57-64.

[3]葉華雄，伍文明.汽車制動系統(tǒng)的性能分析和優(yōu)化設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017，14（11）：130-131.

作者:郝孟軍 梅容芳 宮濤 劉福華 劉良 歐陽海 單位:宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院