浅析汽车制动系统发展趋势

马驰 郝志伟

摘要：本文对制动系统进行了简单的介绍，并分别对两大类摩擦制动器进行介绍分析，制动器在制动器同种起到至关重要的作用。制动器的好坏决定着制动系统工作效率和工作稳定性的高低。随着科技的进步和制造工艺的提升，在不久的将来会出现一批批更加先进，更加安全，更加高效的制动器被创造和生产出来，制动系统会更加完善，更加可靠，驾驶员和乘员的安全将得到更加可靠的保障。

关键词：制动系统;发展趋势;新技术

在未来阶段下，汽车电子机械制动系统会朝着集成化、模块化的方向发展，与传统的制动系统而言，电子机械制动系统拥有着诸多优势，但是，还存在一些尚未解决的问题，相信通过相关专家的努力，汽车电子机械制动系统定可以得到完善的发展。

1.制动系统的发展历史

最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，这时的车辆的质量比较小，速度比较低，机械制动虽已满足车辆制动的需要，但随着汽车自质量的增加，助力装置对机械制动器来说已显得十分必要。这时，开始出现真空助力装置。1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也于1932年推出V12轿车，该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。 1936年，博世公司申请一项电液控制的ABS装置专利促进了防抱制动系统在汽车上的应用。1969年的福特使用了真空助力的ABS制动器;1971年，克莱斯勒车采用了四轮电子控制的ABS装置。这些早期的ABS装置性能有限，可靠性不够理想，且成本高。1979年，默·本茨推出了一种性能可靠、带有独立液压助力器的全数字电子系统控制的ABS制动装置。1985年美国开发出带有数字显示微处理器、复合主缸、液压制动助力器、电磁阀及执行器“一体化”的ABS防抱装置。随着大规模集成电路和超大规模集成电路技术的出现，以及电子信息处理技术的高速发展，ABS以成为性能可靠、成本日趋下降的具有广泛应用前景的成熟产品。

2制动系统功用及组成

制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车;在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速;使汽车可靠地停在原地或坡道上[2]。制动系统按动力源可分为摩擦式、气压式、液力式和电磁式四种;按照功能可分为行车制动系统、驻车制动系统、第二制动系统和辅助制动系统;按控制方式还可分为人力制动、动力制动和伺服制动三类。无论制动系统分类如何，任何制动系统均由四个基本部分组成：供能装置，即提供制动作用所需能量和改善传能介质状态的构件;控制装置，即产生制动和控制制动强度的运动件;传动装置，即输送能量至制动器使之起作用的零件;制动器，即关键零部件，产生制动力迫使车辆减速的重要部件。一些高级轿车的制动系统还包括制动力调节和压力保护等附加装置。一般制动系需要满足以下几点要求：①具有足够的制动效能，即具有足够的制动减速度和尽量短的制动距离;②制动系统工作可靠，采用多管路制动方案可避免一路失效则制动整体失效;③制动的同时能够保证稳定的操作和方向稳定性;④由于制动器工作时温升较高，所以应具备良好的散热和抗热稳定性;⑤具有一定的使用寿命。

3制动器分类及介绍

制动器是制动系统中用以产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力（制动力）的部件。摩擦制动器为常用的制动器类型，其基本原理是固定元件与旋转元件表面间的摩擦作用产生制动力矩，使得汽车驱动轮减速。摩擦制动器主要为鼓式制动器和盘式制动器两大类。

3.1 鼓式制动器

鼓式制动器有内张型和外束型两种，内张型以内圆柱面为工作表面，采用带摩擦片的制动蹄作为固定元件。由于驱动装置的不同又可分为轮缸式制动器、凸轮式制动器和楔式制动器。由于篇幅有限，这里我们仅拿轮缸式制动器中的领从蹄式制动器介绍。

这里记汽车行进时制动鼓旋转方向，制动蹄支撑点在其前端，轮缸施加的促动力作用于后端，制动过程中，制动蹄1张开的旋转方向与制动鼓的旋转方向相同，因此称为“领蹄”。领蹄上的切向合力作用结果使得领蹄在制动鼓上压得更紧，具有“增势”作用;制动蹄支撑点在其后方，促动力作用于前方，制动蹄张开的旋转方向与制动鼓旋转方向相反，故称为“从蹄”。很明显，从蹄的切向合力有放松制动鼓的“减势”作用。在倒车制动时，制动鼓旋转方向相反，领从蹄互换，但制动效能不变。领从蹄式制动器具有结构简单，成本低，蹄片与制动鼓之间的间隙易调节，便于附装驻车制动驱动机构等优点，因此领从蹄式制动器得到广泛应用。

3.2 盘式制动器

盘式制动器按固定元件的不同可分为钳盘式制动器和全盘式制动器两类。钳盘式制动器过去常用作中央制动器，但如今已在轿车上普及，一些货车也是用盘式制动器作为车轮制动器。全盘式制动器应用较少，仅在一些重型汽车中使用。本文中仅介绍钳盘式制动器。钳盘式制动器的固定摩擦元件是摩擦块，装在与车轴连接且不能绕车轴轴线旋转的制动钳体中。摩擦副中的旋转件是制动盘，它是以端面工作的金属圆盘。制动钳由摩擦块和促动装置组成，每个制动器中一般有2～4个摩擦块。按照制动钳位置固定与否钳盘式制动器又分为定钳盘式和浮钳盘式。定钳盘式制动器的制动钳与车桥固定安装，既不能沿轴向移动也不能旋转。制动钳体由内侧钳体和外侧钳体组成，摩擦块以石绵为基础材料加热模压制成。浮钳盘式制动器的制动钳可以相对制动盘作轴向滑动。油缸仅在制动盘内侧设置，外侧摩擦块附装在制动钳体上。

盘式制动器与鼓式制动器相比具有以下优点：①热稳定性好;②制动力矩与行进方向无关;③易于设计双回路制动系;④制动衬块上压力分布均匀，磨损均匀;⑤尺寸小，质量轻，散热性好⑥衬块和制动盘之间间隙小，缩短制动协调时间。因此，盘式制动器在乘用车上得到广泛的应用。

4简要叙述我国全电制动汽车控制系统的发展趋势

4.1 简述全电制动汽车控制系统的驱动能源的处理

全电制动汽车控制系统作为一项新的制动技术，为汽车制动系统的变革和发展起到了非常大的作用。但是在实际的应用过程中还需要进一步地处理一系列问题。驱动能源的处理问题就是其中一项重要问题。全电动的制动系统本身就需要在工作过程中有大量的能源作为支持。消耗的能源量非常大。目前我国很多的汽车还不能够提供大量的能源用于汽车的制动。因此这一问题需要日后妥善处理。

4.2 简述全电制动汽车控制系统中的失效处理

全电制动控制系统面临的一个难题是制动失效的处理。因为不存在独立的主动备用制动系统，因此需要一个备用系统保证制动安全，不论是ECU元件失效、传感器失效还是制动器本身、线束失效，都能保证制动的基本性能。

4.3 简述全电制动汽车控制系统中的抗干扰处理

车辆在运行过程中会有各种干扰信号，如何消除这些干扰信号造成的影响，目前存在多种抗干扰控制系统，基本上分为两种：即对称式和非对称式抗干扰控制系统。对称式抗干扰控制系统是用两个相同的CPU和同样的计算程序处理制动信号。非对称式抗干扰控制系统是用两个不同的CPU和不一樣的计算程序处理制动信号。

5结语

汽车行业发展近百年，从最初的能够行驶和简单的货物运输，到现如今追求的动力性、安全性、节能性和智能化等进行了一系列的演变与发展，但归根结底，始终不变的是其保障乘员安全的功能，制动系统在其中发挥了巨大的作用。据相关统计显示，在由于车辆本身问题而造成的交通事故中，由于制动系统故障引起的交通事故所占比例高达45%[1]。因此，制动系统的设计得到了各大生产商的重视。本文主要分析说明鼓式制动器和盘式制动器的分类形式、基本工作原理及优缺点和制动系统的未来发展方向和趋势。

参考文献

[1] 王遂双.《汽车电子控制系统的原理与检修》.[M].北京理工大学出版社.2000

[2] 潘旭峰. 《现代汽车电子技术》.[M]北京：北京理工大学出版社.1998 1033～1042

（作者单位：1.长城汽车底盘研究院;2.长城汽车股份有限公司）