盤(pán)式制動(dòng)器電阻式實(shí)時(shí)報(bào)警裝置研究

孫文文

【摘 要】汽車(chē)制動(dòng)器是保證汽車(chē)安全行駛的重要部件，盤(pán)式制動(dòng)器摩擦片厚度在汽車(chē)行駛的過(guò)程當(dāng)中扮演著非常重要的角色，然而汽車(chē)行駛當(dāng)中盤(pán)式制動(dòng)器摩擦片的剩余厚度的研究和檢測(cè)在國(guó)內(nèi)比較少。本文首先介紹了國(guó)內(nèi)盤(pán)式制動(dòng)器摩擦片的報(bào)警方式及特點(diǎn)，接著結(jié)合企業(yè)所遇到的實(shí)際情況，對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器電阻式實(shí)時(shí)報(bào)警裝置進(jìn)行分析和研究，為企業(yè)解決盤(pán)式制動(dòng)器摩擦片剩余厚度的檢測(cè)問(wèn)題提供幫助。

【關(guān)鍵詞】盤(pán)式制動(dòng)器;摩擦片;實(shí)時(shí)報(bào)警裝置;摩擦片剩余厚度

中圖分類(lèi)號(hào)： S219.03文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）27-0064-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.27.027

1 概述

汽車(chē)安全行駛需要穩(wěn)定可靠的制動(dòng)裝置，汽車(chē)所用的制動(dòng)裝置幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式制動(dòng)器和盤(pán)式制動(dòng)器兩大類(lèi)[1]，在典型的汽車(chē)制動(dòng)器構(gòu)造形式中，特別是在轎車(chē)和商用車(chē)中優(yōu)選的是盤(pán)式制動(dòng)器。盤(pán)式制動(dòng)器由制動(dòng)鉗、兩個(gè)制動(dòng)摩擦片和制動(dòng)圓盤(pán)構(gòu)成。汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器借助于制動(dòng)鉗施加壓緊力并接收制動(dòng)力，壓緊力通過(guò)兩個(gè)制動(dòng)摩擦片作用在制動(dòng)圓盤(pán)上，制動(dòng)圓盤(pán)根據(jù)壓緊力的大小獲悉旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的減速度。這個(gè)減速度由在制動(dòng)圓盤(pán)和制動(dòng)摩擦片之間的摩擦系數(shù)決定，由于摩擦片在結(jié)構(gòu)方面設(shè)計(jì)為磨損部件，并且摩擦系數(shù)取決于強(qiáng)度，所以從制動(dòng)圓盤(pán)及摩擦片的設(shè)計(jì)到使用方面來(lái)說(shuō)，摩擦片比制動(dòng)圓盤(pán)軟，即不斷磨損的摩擦片通過(guò)其使用壽命獲悉摩擦片厚度的變化。

本文主要涉及盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)系統(tǒng)的報(bào)警裝置，目前國(guó)內(nèi)使用的盤(pán)式制動(dòng)器摩擦片磨損報(bào)警系統(tǒng)按工作原理[2]可分為兩類(lèi)：機(jī)械報(bào)警器和電子報(bào)警線;其中，電子報(bào)警線有常閉型電子報(bào)警線和常開(kāi)型電子報(bào)警線兩類(lèi)。

1.1 機(jī)械報(bào)警器工作原理

機(jī)械報(bào)警器由預(yù)緊彈簧和磨損指示銷(xiāo)組成，通過(guò)人為的主動(dòng)觸摸磨損指示銷(xiāo)的物理位置來(lái)進(jìn)行預(yù)警，工作原理見(jiàn)圖1。

將機(jī)械報(bào)警器組裝后，穿過(guò)制動(dòng)器卡鉗體的安裝孔，由預(yù)緊彈簧將磨損指示銷(xiāo)的一端壓緊在支架沉臺(tái)面上。當(dāng)摩擦片磨損后，制動(dòng)器本身經(jīng)過(guò)自調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)整，卡鉗體會(huì)相對(duì)于支架滑動(dòng)，磨損指示銷(xiāo)在預(yù)緊彈簧作用下會(huì)離卡鉗體預(yù)警基礎(chǔ)面越來(lái)越遠(yuǎn)，直到極限位置。

機(jī)械報(bào)警器因?yàn)榻M裝尺寸誤差等原因，其指示精度比較低;當(dāng)人為觸摸到磨損指示銷(xiāo)已經(jīng)與預(yù)警基礎(chǔ)面平齊時(shí)，需要及時(shí)更換摩擦片，當(dāng)車(chē)輛行駛在高速公路上沒(méi)有條件及時(shí)更換摩擦片時(shí)，會(huì)比較危險(xiǎn)。因此當(dāng)車(chē)輛無(wú)法安裝電子電路報(bào)警器或者客戶有明確要求時(shí)，才會(huì)選配機(jī)械報(bào)警器。

1.2 常閉型電子報(bào)警線工作原理

如圖2所示：常閉型電子報(bào)警線線束為一根導(dǎo)線2，導(dǎo)線兩端接入報(bào)警線接頭3（通常用公端），導(dǎo)線中間安裝有兩個(gè)報(bào)警線固定卡1。

常閉型電子報(bào)警線總成由報(bào)警線固定卡1、導(dǎo)線2、報(bào)警線接頭3、報(bào)警線固定板4等組成;摩擦片摩擦材料剩2mm厚時(shí)，導(dǎo)線被磨斷，形成斷路，汽車(chē)儀表盤(pán)上報(bào)警指示。

警線安裝在制動(dòng)器上，留下公端等待著車(chē)輛線束中報(bào)警線的母端進(jìn)行連接。整車(chē)線束中報(bào)警線母端未連接制動(dòng)器報(bào)警線公端時(shí)，車(chē)輛儀表盤(pán)出現(xiàn)報(bào)警指示（斷路報(bào)警）;連接制動(dòng)器報(bào)警線公端后，線路屬于閉環(huán)狀態(tài)，車(chē)輛儀表盤(pán)報(bào)警指示停止。當(dāng)摩擦片摩擦材料被磨損到剩5mm時(shí)，報(bào)警線固定卡開(kāi)始磨損，當(dāng)摩擦材料只剩2mm時(shí)，固定在報(bào)警線固定卡上的導(dǎo)線被磨斷，形成斷路，汽車(chē)儀表盤(pán)上出現(xiàn)報(bào)警指示，提醒使用者更換制動(dòng)器摩擦片。

電子報(bào)警線的優(yōu)點(diǎn)是：①原理簡(jiǎn)單;②無(wú)論是摩擦片磨損達(dá)到極限，還是整個(gè)報(bào)警回路出現(xiàn)斷路，報(bào)警裝置均會(huì)起作用。缺點(diǎn)是：①制動(dòng)盤(pán)磨損狀況無(wú)法監(jiān)控，需進(jìn)行常規(guī)維護(hù)檢測(cè);②每次更換摩擦片時(shí)都需更換電子報(bào)警線及其聯(lián)接固定裝置，成本較高;③如果車(chē)輛行駛在長(zhǎng)途高速公路上，沒(méi)有條件及時(shí)更換摩擦片，車(chē)輛的危險(xiǎn)系數(shù)會(huì)大大提高。

無(wú)論是機(jī)械報(bào)警還是電子報(bào)警線報(bào)警，這兩種種報(bào)警方式均需要有一定的規(guī)律性以及特定的清潔工作。對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的司機(jī)，一般能夠明確地辨識(shí)標(biāo)記，對(duì)于新手司機(jī)，準(zhǔn)確辨識(shí)標(biāo)記就比較困難。這兩種報(bào)警方式在報(bào)警后均需要及時(shí)更換摩擦片，如果司機(jī)在駕駛室能夠隨時(shí)知道汽車(chē)摩擦片的剩余厚度[3]，提前做出預(yù)警反映，防患于未然，車(chē)輛的危險(xiǎn)系數(shù)將會(huì)大大降低。因此我們需要設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量汽車(chē)制動(dòng)器摩擦片剩余厚度的報(bào)警裝置。

2 盤(pán)式制動(dòng)器電阻式實(shí)時(shí)報(bào)警裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)

若想測(cè)量汽車(chē)制動(dòng)器摩擦片剩余厚度，一種非常直接的方法就是在摩擦片中嵌入隨摩擦片的線性磨損而產(chǎn)生相應(yīng)電壓線性變化磨損距離傳感器。磨損距離傳感器內(nèi)有探測(cè)器，探測(cè)器內(nèi)部架構(gòu)如圖3所示，探測(cè)器里裝有三角形電阻片及環(huán)繞其周?chē)膶?dǎo)線，電阻片頂角安裝在摩擦片的摩擦面，電阻片的面積隨著摩擦片的摩擦而逐漸變小，導(dǎo)線另一端的電壓也隨之變化。

此傳感器安裝在殼體中，摩擦片存在摩擦不均勻的現(xiàn)象[4]，因此殼體安裝在摩擦片最易出現(xiàn)磨損的位置，即殼體承受與制動(dòng)摩擦片自身相同的磨損。內(nèi)部裝有探測(cè)器的磨損距離傳感器也在相同程度上因磨損而縮短，這樣就可以得出易于測(cè)量的電阻變化，該電阻變化作為歐姆電阻值連續(xù)存在。隨著電阻的線性變化，與電阻相連的輸出電壓也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的線性變化，通過(guò)測(cè)量電壓值獲悉還未磨損的電阻棒的長(zhǎng)度，從而得知摩擦片的剩余厚度。這種方法，可以不考慮相關(guān)制動(dòng)圓盤(pán)的磨損而對(duì)每個(gè)制動(dòng)摩擦片的厚度進(jìn)行測(cè)量，并且顯示出來(lái)。

這種傳感器的優(yōu)點(diǎn)是：①電阻構(gòu)件上的電阻層，可以被容易地制造成磨損距離傳感器的探測(cè)器的結(jié)構(gòu)。②電阻元件由優(yōu)選的絕緣材料制成的殼體完全包圍，因此電阻元件被耐高溫、耐腐蝕、電絕緣的殼體包裹，具有易于加工的優(yōu)點(diǎn)。③可以解決摩擦片摩擦不均勻的情況，提高監(jiān)測(cè)精度。

這種傳感器的缺點(diǎn)是：①電阻元件由電阻率高且溫度系數(shù)低的材料制成，增加了傳感器的制作成本。②電阻元件外部需要安裝昂貴的外部電子分析裝置，大大增加了制動(dòng)器的成本。③磨損距離傳感器的探測(cè)器依賴(lài)摩擦片溫度來(lái)探測(cè)實(shí)際的摩擦片磨損狀態(tài)，受溫度高低的限制較多。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文綜述了汽車(chē)盤(pán)式制動(dòng)器實(shí)時(shí)報(bào)警裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為汽車(chē)實(shí)時(shí)報(bào)警裝置的研制提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。探測(cè)器和電阻棒的設(shè)計(jì)和選用，解決了在汽車(chē)制動(dòng)器狹小空間里的安裝難題，從而有效解決了測(cè)量剎車(chē)片的摩擦磨損狀態(tài)信息的難點(diǎn)，為系統(tǒng)實(shí)時(shí)測(cè)量的實(shí)現(xiàn)提供了有利的保障。

【參考文獻(xiàn)】

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