盤式制動器電阻式實時報警裝置研究

孫文文

【摘 要】汽車制動器是保證汽車安全行駛的重要部件，盤式制動器摩擦片厚度在汽車行駛的過程當中扮演著非常重要的角色，然而汽車行駛當中盤式制動器摩擦片的剩余厚度的研究和檢測在國內比較少。本文首先介紹了國內盤式制動器摩擦片的報警方式及特點，接著結合企業所遇到的實際情況，對盤式制動器電阻式實時報警裝置進行分析和研究，為企業解決盤式制動器摩擦片剩余厚度的檢測問題提供幫助。

【關鍵詞】盤式制動器;摩擦片;實時報警裝置;摩擦片剩余厚度

中圖分類號： S219.03文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）27-0064-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.27.027

1 概述

汽車安全行駛需要穩定可靠的制動裝置，汽車所用的制動裝置幾乎都是摩擦式的，可分為鼓式制動器和盤式制動器兩大類[1]，在典型的汽車制動器構造形式中，特別是在轎車和商用車中優選的是盤式制動器。盤式制動器由制動鉗、兩個制動摩擦片和制動圓盤構成。汽車盤式制動器借助于制動鉗施加壓緊力并接收制動力，壓緊力通過兩個制動摩擦片作用在制動圓盤上，制動圓盤根據壓緊力的大小獲悉旋轉運動的減速度。這個減速度由在制動圓盤和制動摩擦片之間的摩擦系數決定，由于摩擦片在結構方面設計為磨損部件，并且摩擦系數取決于強度，所以從制動圓盤及摩擦片的設計到使用方面來說，摩擦片比制動圓盤軟，即不斷磨損的摩擦片通過其使用壽命獲悉摩擦片厚度的變化。

本文主要涉及盤式制動器制動系統的報警裝置，目前國內使用的盤式制動器摩擦片磨損報警系統按工作原理[2]可分為兩類：機械報警器和電子報警線;其中，電子報警線有常閉型電子報警線和常開型電子報警線兩類。

1.1 機械報警器工作原理

機械報警器由預緊彈簧和磨損指示銷組成，通過人為的主動觸摸磨損指示銷的物理位置來進行預警，工作原理見圖1。

將機械報警器組裝后，穿過制動器卡鉗體的安裝孔，由預緊彈簧將磨損指示銷的一端壓緊在支架沉臺面上。當摩擦片磨損后，制動器本身經過自調機構的調整，卡鉗體會相對于支架滑動，磨損指示銷在預緊彈簧作用下會離卡鉗體預警基礎面越來越遠，直到極限位置。

機械報警器因為組裝尺寸誤差等原因，其指示精度比較低;當人為觸摸到磨損指示銷已經與預警基礎面平齊時，需要及時更換摩擦片，當車輛行駛在高速公路上沒有條件及時更換摩擦片時，會比較危險。因此當車輛無法安裝電子電路報警器或者客戶有明確要求時，才會選配機械報警器。

1.2 常閉型電子報警線工作原理

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

常閉型電子報警線總成由報警線固定卡1、導線2、報警線接頭3、報警線固定板4等組成;摩擦片摩擦材料剩2mm厚時，導線被磨斷，形成斷路，汽車儀表盤上報警指示。

警線安裝在制動器上，留下公端等待著車輛線束中報警線的母端進行連接。整車線束中報警線母端未連接制動器報警線公端時，車輛儀表盤出現報警指示（斷路報警）;連接制動器報警線公端后，線路屬于閉環狀態，車輛儀表盤報警指示停止。當摩擦片摩擦材料被磨損到剩5mm時，報警線固定卡開始磨損，當摩擦材料只剩2mm時，固定在報警線固定卡上的導線被磨斷，形成斷路，汽車儀表盤上出現報警指示，提醒使用者更換制動器摩擦片。

電子報警線的優點是：①原理簡單;②無論是摩擦片磨損達到極限，還是整個報警回路出現斷路，報警裝置均會起作用。缺點是：①制動盤磨損狀況無法監控，需進行常規維護檢測;②每次更換摩擦片時都需更換電子報警線及其聯接固定裝置，成本較高;③如果車輛行駛在長途高速公路上，沒有條件及時更換摩擦片，車輛的危險系數會大大提高。

無論是機械報警還是電子報警線報警，這兩種種報警方式均需要有一定的規律性以及特定的清潔工作。對于經驗豐富的司機，一般能夠明確地辨識標記，對于新手司機，準確辨識標記就比較困難。這兩種報警方式在報警后均需要及時更換摩擦片，如果司機在駕駛室能夠隨時知道汽車摩擦片的剩余厚度[3]，提前做出預警反映，防患于未然，車輛的危險系數將會大大降低。因此我們需要設計一種能夠實時測量汽車制動器摩擦片剩余厚度的報警裝置。

2 盤式制動器電阻式實時報警裝置內部結構

若想測量汽車制動器摩擦片剩余厚度，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生相應電壓線性變化磨損距離傳感器。磨損距離傳感器內有探測器，探測器內部架構如圖3所示，探測器里裝有三角形電阻片及環繞其周圍的導線，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象[4]，因此殼體安裝在摩擦片最易出現磨損的位置，即殼體承受與制動摩擦片自身相同的磨損。內部裝有探測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量的電阻變化，該電阻變化作為歐姆電阻值連續存在。隨著電阻的線性變化，與電阻相連的輸出電壓也會產生相應的線性變化，通過測量電壓值獲悉還未磨損的電阻棒的長度，從而得知摩擦片的剩余厚度。這種方法，可以不考慮相關制動圓盤的磨損而對每個制動摩擦片的厚度進行測量，并且顯示出來。

這種傳感器的優點是：①電阻構件上的電阻層，可以被容易地制造成磨損距離傳感器的探測器的結構。②電阻元件由優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，具有易于加工的優點。③可以解決摩擦片摩擦不均勻的情況，提高監測精度。

這種傳感器的缺點是：①電阻元件由電阻率高且溫度系數低的材料制成，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，大大增加了制動器的成本。③磨損距離傳感器的探測器依賴摩擦片溫度來探測實際的摩擦片磨損狀態，受溫度高低的限制較多。

3 結束語

本文綜述了汽車盤式制動器實時報警裝置的結構設計，為汽車實時報警裝置的研制提供了堅實的理論基礎。探測器和電阻棒的設計和選用，解決了在汽車制動器狹小空間里的安裝難題，從而有效解決了測量剎車片的摩擦磨損狀態信息的難點，為系統實時測量的實現提供了有利的保障。

【參考文獻】

[1]范森.盤式制動器主要結構的設計[J].電子世界，2014（4）.

[2]陳家瑞.汽車構造：第3版下冊[M].北京：機械工業出版社，2009.

[3]徐仁泉，胡慶.冷壓盤式剎車片摩擦磨損性能的研究.摩擦學學報，1998，18（3）.

[4]屠衛星.汽車制動系統維修：第3版[M].北京：國防工業出版社，2011.