汽車制動(dòng)裝置安全功能開(kāi)發(fā)與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

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摘要：制動(dòng)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(dòng)技術(shù)在常規(guī)路況下可靠性較好，但對(duì)于崎嶇山路、下長(zhǎng)坡、重載等情況下頻繁使用制動(dòng)系統(tǒng)，則會(huì)因?yàn)橹苿?dòng)系統(tǒng)溫度過(guò)高而失效，容易引發(fā)安全事故。針對(duì)這一情況，從現(xiàn)代汽車常用制動(dòng)器技術(shù)展開(kāi)分析，說(shuō)明了制動(dòng)系統(tǒng)存在的不足，并有針對(duì)性的設(shè)計(jì)了一款具有冷卻功能的制動(dòng)裝置，說(shuō)明了該裝置的功能與優(yōu)勢(shì)。

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

1汽車制動(dòng)器技術(shù)現(xiàn)狀

1.1技術(shù)應(yīng)用情況

汽車制動(dòng)裝置是現(xiàn)代汽車必備的重要安全裝置，我國(guó)生產(chǎn)和銷售的所有汽車都配備有制動(dòng)裝置，從制動(dòng)技術(shù)來(lái)看，目前大多數(shù)汽車采用的制動(dòng)技術(shù)是通過(guò)對(duì)剎車片施加壓力后產(chǎn)生摩擦阻力進(jìn)行制動(dòng)的，這種制動(dòng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)主要包括驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和制動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)兩大部分[1]。如圖1所示，為現(xiàn)階段制動(dòng)裝置的主要技術(shù)部件及結(jié)構(gòu)關(guān)系，可見(jiàn)汽車制動(dòng)系統(tǒng)包括了制動(dòng)驅(qū)動(dòng)油缸、制動(dòng)輪油缸、摩擦片、制動(dòng)鉗體、制動(dòng)油管、制動(dòng)踏板等組成。制動(dòng)的主要原理是對(duì)運(yùn)動(dòng)的汽車產(chǎn)生阻力，既對(duì)制動(dòng)盤施加摩擦力，從而有效降低汽車的行駛速度。目前針對(duì)不同功能和用途的汽車，制動(dòng)器技術(shù)主要分為鼓式制動(dòng)和盤式制動(dòng)兩種，這兩種制動(dòng)技術(shù)在常規(guī)路況行駛時(shí)可靠性和安全性較高，但對(duì)于某些特殊路況或工況時(shí)，存在可靠性不足的問(wèn)題[2]。例如，汽車在彎曲山路、下長(zhǎng)坡或負(fù)載很大的情況下行駛，長(zhǎng)時(shí)間的頻繁使用制動(dòng)器會(huì)造成制動(dòng)器溫度急劇升高，導(dǎo)致車輛的制動(dòng)性能明顯下降，即使部分汽車設(shè)計(jì)并應(yīng)用了輔助制動(dòng)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(dòng)器性能需求

近年來(lái)，為提升制動(dòng)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)能不能全面適應(yīng)所有路況和工況條件，制動(dòng)裝置的性能優(yōu)化仍是汽車技術(shù)研究的重要方向[4]。對(duì)于制動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(guò)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(wèn)題；三是可靠性與適應(yīng)性，就是指汽車無(wú)論在任何工況條件下其工作能力都能長(zhǎng)期保持，制動(dòng)器長(zhǎng)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(dòng)裝置安全功能開(kāi)發(fā)

2.1功能需求與研究目的

（1）針對(duì)汽車行駛中可能遇到的山路多彎、長(zhǎng)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(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決剎車系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間頻繁使用而溫度過(guò)高影響制動(dòng)性能的問(wèn)題，研發(fā)一種新型的制動(dòng)裝置，使制動(dòng)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(shí)現(xiàn)復(fù)雜路況長(zhǎng)時(shí)間頻繁使用制動(dòng)裝置仍可靠制動(dòng)。（2）制動(dòng)裝置的研發(fā)與設(shè)計(jì)既要滿足制動(dòng)性能要求，還必須兼顧產(chǎn)品研發(fā)和制造過(guò)程中的成本控制，要求制動(dòng)裝置的新技術(shù)有效保證汽車安全的同時(shí)，還能降低汽車使用過(guò)程的成本投入，降低針對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)的成本消耗[6]。（3）對(duì)新的制動(dòng)裝置使用工況進(jìn)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(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為進(jìn)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(jì)了一款能夠在制動(dòng)過(guò)程自動(dòng)噴灑冷卻液進(jìn)行降溫的制動(dòng)裝置，該裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.1制動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)駕駛員踩下剎車踏板，汽車開(kāi)始執(zhí)行制動(dòng)作，此時(shí)，氣泵為氣缸提供氣壓，氣缸伸展帶動(dòng)連接桿運(yùn)動(dòng)使夾緊板繞轉(zhuǎn)軸向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)，利用轉(zhuǎn)桿的結(jié)構(gòu)保證夾緊板位置對(duì)正并向內(nèi)側(cè)夾緊，確保磨砂片以很大的壓力壓住制動(dòng)輪，在摩擦力的作用下實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能。

3.2冷卻功能的實(shí)現(xiàn)

在夾緊板的向內(nèi)移動(dòng)的過(guò)程中能夠帶動(dòng)拉繩一端運(yùn)動(dòng)，拉繩拉緊后密封板隨之向上華東，密封結(jié)構(gòu)開(kāi)啟，冷卻液從冷卻液出口流出，流進(jìn)軟管后到達(dá)噴頭位置，再由噴頭將冷卻液噴灑到制動(dòng)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(duì)制動(dòng)輪進(jìn)行降溫，同時(shí)還能起到澤達(dá)摩擦片與制動(dòng)輪之間摩擦系數(shù)的作用，有效提升制動(dòng)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(dòng)片發(fā)熱、變形等問(wèn)題，能有效延長(zhǎng)制動(dòng)輪和摩擦片的使用壽命，提高制動(dòng)過(guò)程的安全性。

3.3冷卻液量檢測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)

該制動(dòng)系統(tǒng)正常工作的一個(gè)基礎(chǔ)保證就是必須保持有足夠的冷卻液進(jìn)行制動(dòng)冷卻，因此，冷卻液量的檢測(cè)功能十分必要。在制動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)，冷卻液儲(chǔ)存于冷卻液箱內(nèi)冷卻液箱內(nèi)的浮球會(huì)更具冷卻液的剩余量而上下移動(dòng)，當(dāng)冷卻液的含量低于工作最少值時(shí)，浮球也會(huì)下降到相應(yīng)區(qū)域，并出動(dòng)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(dòng)裝置的技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

4.1安全性顯著提升

安全性是制動(dòng)系統(tǒng)的主要功能，與傳統(tǒng)的汽車制動(dòng)裝置相比，具有冷卻功能的制動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)能有效降低剎車裝置的磨損問(wèn)題，有利于制動(dòng)裝置長(zhǎng)期保持良好的制動(dòng)性能；其次，冷卻液的高黏度有效提升了制動(dòng)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(dòng)盤過(guò)熱，剎車失效或制動(dòng)盤損壞、變形的問(wèn)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(jì)性好

具有冷卻功能的新型制動(dòng)裝置具有合理的生產(chǎn)制造成本，相對(duì)于傳統(tǒng)的汽車剎車系統(tǒng)，新型制動(dòng)系統(tǒng)的制造成本不存在明顯的提升，這主要是因?yàn)樵谶M(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，在設(shè)計(jì)制動(dòng)裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的同時(shí)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(jì)動(dòng)力、傳動(dòng)等結(jié)構(gòu)，冷卻裝置的開(kāi)閉功能通過(guò)制動(dòng)夾緊板的動(dòng)作來(lái)控制，而冷卻液的噴施依靠液體自重來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，相對(duì)于傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)，新型制動(dòng)系統(tǒng)的制造成本增加項(xiàng)僅為冷卻液箱、輸液管和噴頭，這三部分零件均易于購(gòu)置且售價(jià)不高。

4.3使用成本較低

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

5結(jié)語(yǔ)

隨著汽車技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，汽車的動(dòng)力性能、自動(dòng)駕駛能力也將持續(xù)進(jìn)步，這對(duì)汽車的制動(dòng)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(duì)非常規(guī)工況條件優(yōu)化制動(dòng)裝置的性能，能更好的保護(hù)用車安全。本次設(shè)計(jì)的具有冷卻功能的制動(dòng)系統(tǒng)有效改善了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)在復(fù)雜工況下的過(guò)熱、失效、剎車盤損壞等問(wèn)題，規(guī)避了現(xiàn)階段汽車制動(dòng)裝置存在的隱患問(wèn)題，有利于汽車制動(dòng)技術(shù)的革新。

參考文獻(xiàn)：

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

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

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