車用制動器國內外發展現狀

吳波+韓志成+宋威+王鵬+李銀燕

摘 要：該文從車用制動器的安全性和經濟性等問題入手，對國內外制動器的發展現狀從3個方面展開分析，即制動盤材料研究狀況、制動盤加工工藝研究狀況、制動盤結構研究狀況，為以后制動器的研究趨勢做出了借鑒性指引。

關鍵詞：汽車制動器 發展趨勢 國內外研究現狀

中圖分類號：TK43.3；TB17 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0096-02

汽車不僅是生活和工業生產中的交通運輸工具，還是國家科技水平和制造能力的體現。車輛工程是資金密集、技術密集、人才密集、綜合性強、經濟效益高的產業。全球各發達國家均把汽車工業作為國民經濟的發展重點。我國汽車保有量逐年持續增加現居全球首位，私家車的隊伍正在不斷壯大，作為代步工具的汽車已然成為人們生活中的一部分?？焖俾贰⒏咚俾芬约案叩燃壒返慕ㄔO，加之駕駛員的非職業化、車量密集化和行駛高速化，交通安全問題和車輛的安全性作為重點被提上日程。據統計在車輛交通事故中，約有50%以上源于汽車制動性能不良。不僅如此，在能源緊缺和集約高效的今天，汽車的制動性能還直接對汽車的燃油經濟性、運輸安全和生產效率產生影響。

1 國內外制動盤材料研究現狀及發展動態

鑄鐵制動盤耐磨性較好、易加工、已經應用于量產車輛，但質量過大、熱穩定性較差易致制動效率降低。

碳纖維制動盤，擁有卓越的減速性能、優秀的制動穩定性可承受2 500 ℃高溫、質量輕、多用于競賽車輛和飛機制動，但其最佳工作溫度為800 ℃，低溫制動效果較差、磨損速度快、制造成本高。

陶瓷制動盤使用壽命為普通制動盤的4倍、制動衰減大大降低、重量減輕50%、低溫制動性能好、制動盤表面不會產生腐蝕生銹、制動盤不會產生熱變形，但制造工藝復雜、制造成本高。如今已經有保時捷、法拉利、梅賽德斯和奧迪四家汽車廠商在高端車型上采用陶瓷制動盤。如今隨著工藝水平的提高，陶瓷制備成本的降低，原僅應用于航空、航天領域中的增強型陶瓷已經被用來制作新型車用陶瓷制動盤。這種陶瓷材料中混合了如鉆石般堅硬耐磨的金剛砂，此結構可以有效吸收制動盤制動過程中產生的內應力。不僅如此，陶瓷制動盤規避了金屬制動盤生銹的缺點，易保存、易保護。通常情況，在長途越野行駛中反復使用制動裝置，制動力會明顯降低恢復需要過程，陶瓷制動盤可以有效預防制動力的衰減。

2 國內外制動盤加工工藝研究現狀及發展動態

在銅基粉末冶金燒制工藝方面進行改進來生產摩擦片，需要將銅基粉末冶金摩擦材料的壓制分為3個步驟，燒制溫度一般在750 ℃左右（3段溫差上下浮動不要超過5 ℃），第一階段燒制時間為1～2 h；第二階段燒制時間為2～4 h；第三階段燒制時間為2 h，之后為保溫與冷卻時間共20 h，不過保溫時間越長越好。

在制動器制造過程中對于粉末原材料的加工，為了規避傳統壓燒法的制造缺陷如能耗大、粉末原料利用率低、生產效率低以及成本高等，改為采用噴撒工藝法進行制備。噴撒工藝的基本流程如下：首先將鋼背板在溶劑（如四氯化碳）中進行脫脂處理或電鍍處置；其次向鋼背板表面噴撒混合耐磨材料；之后進行預燒制、壓溝槽過程；最終實施終結燒制并精修整合。

鋁合金的制備改良如霧化粉末快速固化工藝，可制備新型耐高溫、抗摩擦的材料。其物理性能熱穩定彌散相要比傳統時效硬化材料更優越，可在350 ℃以上工況下使用，如果進一步對Al3Zr和Al6Mn進行彌散相和晶粒細化其力學性能將有更高的效益。

3 國內外制動盤結構研究現狀及發展動態

制動器是用來實現制動功能的機構總成，現今汽車制動器扔多以摩擦動作來實現制動效能。一般按照摩擦副中旋轉元件的不同，制動器可分為鼓式和盤式兩大類。鼓式制動器又包含領從蹄式、雙領蹄式、雙向雙領蹄式、雙從蹄式、單向自增力式、雙向自增力式等制動結構的制動器。盤式制動器分為通風盤式制動器和濕式全封閉多盤制動器兩類。通風盤式制動器包含固定鉗式、浮動鉗式兩種制動器，浮動鉗式制動器又包括滑動鉗式和擺動鉗盤式兩種類型。而盤式制動器的散熱性能和工作穩定性以及反復使用時摩擦力衰減性能較鼓式制動器優越，使制動系統可靠性和行車安全性也得到了更好的保障，故其被廣泛地推廣應用。其中滑動鉗式是目前使用廣泛的一種盤式制動器。

意大利高性能制動系統供應商布雷博推出了最新的制動盤，為了提高制動系統的散熱性能該公司擬通過增設通風設計（PVT）來改善制造。布雷博新型通風系統針對每個獨立的子系統設計了柱狀結構并將其安裝在每個制動環上。從而提升了抗熱裂紋性能達30%以上，延長了制動盤的疲勞壽命。

由SAB wabc公司開發的新型軸裝式制動盤，被初步試驗應用于德國鐵路設備上。該制動盤的設計中心思想基于兩點：便于安裝和更高效的通風散熱功能，基于此可以極大地降低能量損失。

劉峻瑜等人發明了一種“基于熱管散熱的鼓式制動器及具有該制動器的交通工具”，在現有的鼓式制動器結構上進行改進，使其具有了較好的散熱效果，保證了剎車的可靠性。

陳振豐發明了“具有間隙自動調整裝置的定鉗盤式制動器”，通過在制動鉗內壁設置摩擦環，當制動塊磨損使制動塊與制動盤之間的間隙增大時，通過液壓作用使摩擦環移動的距離等于制動塊與制動盤之間增加的間隙，從而實現了制動塊與制動盤之間間隙的自動調整。

李鴻飛等發明了“一種領從蹄式制動器”，該發明通過增加增力臂和支撐臂，駐車時無論制動鼓有順時針運動趨勢還是逆時針運動趨勢，第一蹄片與第二蹄片的轉動方向均能夠與制動鼓的制動方向相同，進而提高駐車的制動效果。

參考文獻

[1] 李罡.廣汽自主品牌乘用車制動系統（制動器、摩擦片）的設計與匹配[D].廣州：華南理工大學，2009.

[2] Honner M，Sroub J，Svantner M，et al. Frictionally excited thermoelastic instability and the suppression of its exponential rise in disc brakes[J].Journal of Thermal Stresses，2010，33（5）：427-440.

[3] Wu Tongfei，Pan Yongzheng，Li Lin.Study on super hydrophobic hybrids fabricated from multiwalled carbon nanotubes and stearic acid[J].Journal of Colloid and Interface Science，2010，348（1）：265-270.

[4] 劉峻瑜，欒濤，鄒勇，等.基于熱管散熱的鼓式制動器及具有該制動器的交通工具：中國，201510957064.5[P].2016.

[5] Sherif Hany A.Geometric Induced Instability in Drum Brakes[C].Journal of Passenger Cars，1993，122（6）.

[6] 陳振豐.具有間隙自動調整裝置的定鉗盤式制動器：中國，201510879804.8[P].2016.

[7] 李鴻飛，蔣大偉，劉小猛，等.一種領從蹄式制動器：中國，201510932118.2[P].2016.endprint