盘式制动器电阻式实时报警装置研究

孙文文

【摘 要】汽车制动器是保证汽车安全行驶的重要部件，盘式制动器摩擦片厚度在汽车行驶的过程当中扮演着非常重要的角色，然而汽车行驶当中盘式制动器摩擦片的剩余厚度的研究和检测在国内比较少。本文首先介绍了国内盘式制动器摩擦片的报警方式及特点，接着结合企业所遇到的实际情况，对盘式制动器电阻式实时报警装置进行分析和研究，为企业解决盘式制动器摩擦片剩余厚度的检测问题提供帮助。

【关键词】盘式制动器;摩擦片;实时报警装置;摩擦片剩余厚度

中图分类号： S219.03文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）27-0064-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.27.027

1 概述

汽车安全行驶需要稳定可靠的制动装置，汽车所用的制动装置几乎都是摩擦式的，可分为鼓式制动器和盘式制动器两大类[1]，在典型的汽车制动器构造形式中，特别是在轿车和商用车中优选的是盘式制动器。盘式制动器由制动钳、两个制动摩擦片和制动圆盘构成。汽车盘式制动器借助于制动钳施加压紧力并接收制动力，压紧力通过两个制动摩擦片作用在制动圆盘上，制动圆盘根据压紧力的大小获悉旋转运动的减速度。这个减速度由在制动圆盘和制动摩擦片之间的摩擦系数决定，由于摩擦片在结构方面设计为磨损部件，并且摩擦系数取决于强度，所以从制动圆盘及摩擦片的设计到使用方面来说，摩擦片比制动圆盘软，即不断磨损的摩擦片通过其使用寿命获悉摩擦片厚度的变化。

本文主要涉及盘式制动器制动系统的报警装置，目前国内使用的盘式制动器摩擦片磨损报警系统按工作原理[2]可分为两类：机械报警器和电子报警线;其中，电子报警线有常闭型电子报警线和常开型电子报警线两类。

1.1 机械报警器工作原理

机械报警器由预紧弹簧和磨损指示销组成，通过人为的主动触摸磨损指示销的物理位置来进行预警，工作原理见图1。

将机械报警器组装后，穿过制动器卡钳体的安装孔，由预紧弹簧将磨损指示销的一端压紧在支架沉台面上。当摩擦片磨损后，制动器本身经过自调机构的调整，卡钳体会相对于支架滑动，磨损指示销在预紧弹簧作用下会离卡钳体预警基础面越来越远，直到极限位置。

机械报警器因为组装尺寸误差等原因，其指示精度比较低;当人为触摸到磨损指示销已经与预警基础面平齐时，需要及时更换摩擦片，当车辆行驶在高速公路上没有条件及时更换摩擦片时，会比较危险。因此当车辆无法安装电子电路报警器或者客户有明确要求时，才会选配机械报警器。

1.2 常闭型电子报警线工作原理

如图2所示：常闭型电子报警线线束为一根导线2，导线两端接入报警线接头3（通常用公端），导线中间安装有两个报警线固定卡1。

常闭型电子报警线总成由报警线固定卡1、导线2、报警线接头3、报警线固定板4等组成;摩擦片摩擦材料剩2mm厚时，导线被磨断，形成断路，汽车仪表盘上报警指示。

警线安装在制动器上，留下公端等待着车辆线束中报警线的母端进行连接。整车线束中报警线母端未连接制动器报警线公端时，车辆仪表盘出现报警指示（断路报警）;连接制动器报警线公端后，线路属于闭环状态，车辆仪表盘报警指示停止。当摩擦片摩擦材料被磨损到剩5mm时，报警线固定卡开始磨损，当摩擦材料只剩2mm时，固定在报警线固定卡上的导线被磨断，形成断路，汽车仪表盘上出现报警指示，提醒使用者更换制动器摩擦片。

电子报警线的优点是：①原理简单;②无论是摩擦片磨损达到极限，还是整个报警回路出现断路，报警装置均会起作用。缺点是：①制动盘磨损状况无法监控，需进行常规维护检测;②每次更换摩擦片时都需更换电子报警线及其联接固定装置，成本较高;③如果车辆行驶在长途高速公路上，没有条件及时更换摩擦片，车辆的危险系数会大大提高。

无论是机械报警还是电子报警线报警，这两种种报警方式均需要有一定的规律性以及特定的清洁工作。对于经验丰富的司机，一般能够明确地辨识标记，对于新手司机，准确辨识标记就比较困难。这两种报警方式在报警后均需要及时更换摩擦片，如果司机在驾驶室能够随时知道汽车摩擦片的剩余厚度[3]，提前做出预警反映，防患于未然，车辆的危险系数将会大大降低。因此我们需要设计一种能够实时测量汽车制动器摩擦片剩余厚度的报警装置。

2 盘式制动器电阻式实时报警装置内部结构

若想测量汽车制动器摩擦片剩余厚度，一种非常直接的方法就是在摩擦片中嵌入随摩擦片的线性磨损而产生相应电压线性变化磨损距离传感器。磨损距离传感器内有探测器，探测器内部架构如图3所示，探测器里装有三角形电阻片及环绕其周围的导线，电阻片顶角安装在摩擦片的摩擦面，电阻片的面积随着摩擦片的摩擦而逐渐变小，导线另一端的电压也随之变化。

此传感器安装在壳体中，摩擦片存在摩擦不均匀的现象[4]，因此壳体安装在摩擦片最易出现磨损的位置，即壳体承受与制动摩擦片自身相同的磨损。内部装有探测器的磨损距离传感器也在相同程度上因磨损而缩短，这样就可以得出易于测量的电阻变化，该电阻变化作为欧姆电阻值连续存在。随着电阻的线性变化，与电阻相连的输出电压也会产生相应的线性变化，通过测量电压值获悉还未磨损的电阻棒的长度，从而得知摩擦片的剩余厚度。这种方法，可以不考虑相关制动圆盘的磨损而对每个制动摩擦片的厚度进行测量，并且显示出来。

这种传感器的优点是：①电阻构件上的电阻层，可以被容易地制造成磨损距离传感器的探测器的结构。②电阻元件由优选的绝缘材料制成的壳体完全包围，因此电阻元件被耐高温、耐腐蚀、电绝缘的壳体包裹，具有易于加工的优点。③可以解决摩擦片摩擦不均匀的情况，提高监测精度。

这种传感器的缺点是：①电阻元件由电阻率高且温度系数低的材料制成，增加了传感器的制作成本。②电阻元件外部需要安装昂贵的外部电子分析装置，大大增加了制动器的成本。③磨损距离传感器的探测器依赖摩擦片温度来探测实际的摩擦片磨损状态，受温度高低的限制较多。

3 结束语

本文综述了汽车盘式制动器实时报警装置的结构设计，为汽车实时报警装置的研制提供了坚实的理论基础。探测器和电阻棒的设计和选用，解决了在汽车制动器狭小空间里的安装难题，从而有效解决了测量刹车片的摩擦磨损状态信息的难点，为系统实时测量的实现提供了有利的保障。

【参考文献】

[1]范森.盘式制动器主要结构的设计[J].电子世界，2014（4）.

[2]陈家瑞.汽车构造：第3版下册[M].北京：机械工业出版社，2009.

[3]徐仁泉，胡庆.冷壓盘式刹车片摩擦磨损性能的研究.摩擦学学报，1998，18（3）.

[4]屠卫星.汽车制动系统维修：第3版[M].北京：国防工业出版社，2011.