浅谈驻车制动及故障诊断

浅谈驻车制动及故障诊断

陶娜

安徽江淮汽车集团股份有限公司 安徽合肥 230000

摘要：随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及人均拥有车辆日益增多，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显的日益重要。为充分发挥其动力性能，保证制动系统工作的有效性，制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置。本课题主要阐述了驻车制动系统对于整车的重要性，及驻车制动系统的功用，同时对手刹、脚刹和电子驻车工作原理及其优劣性进行了论述，并对手刹失效模式进行了分析。

1 引言

1.1 制动系统的重要性

随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大。为了保证行车安全，特别对于没有驾驶经验的新手来件，可靠的制动系显的日益重要，也只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。因此为保证汽车制动的可靠性，必须具备两套独立的制动系统，即行车制动和驻车制动，因此可见，驻车制动是车辆行驶的必备条件之一。

1.2 驻车制动的功用

驻车制动装置为汽车必须具备的配置，驻车制动装置作为辅助制动，一般为机械装置，对制动系统起到了双重保护的作用，大大增加了车辆的安全性能。驻车制动装置可以保持汽车在原地驻留不动、辅助上坡等功能，同时当行车制动系统出现故障后，可以辅助刹车，降低行车风险。[1]目前已由原始的机械式驻车，发展到电子智能化驻车，逐步体现了轻便型、方便性、人性化设计。

1.3 驻车制动的工作原理

一般驻车制动系统由操纵机构、拉丝或拉杆、回位弹簧及制动器组成，制动器大多为鼓式制动。锁定驻车制动，当车辆停止后，启动驻车操纵机构，驻车手柄棘爪与棘齿条啮合，使操纵杆固定在制动位置，通过拉丝或者拉杆将力传递给制动器，进而保证有效停车；释放驻车制动，按住手柄按钮，操纵杆顺时针转一个角度，使棘齿条与棘爪脱离，通过回位弹簧的作用，操纵手柄转回原始位置，释放制动器的制动力。

2 驻车制动的分类及优缺点

驻车制动是以驻车制动的操作方式进行分类，目前汽车使用的驻车制动的操作方式主要可以分为手动刹车、脚刹和电子驻车三种。

2.1 手动刹车使用方法及优劣势

最常见、使用最广泛的传统式驻车方式，为“手刹”，手刹主要通过手部力量实现驻车操纵的锁定与释放，一般分为“手柄型”（见图1）和“拉杆型”（见图2）。一般“手柄型”操纵手柄美观，便于布置，常用于乘用车；“拉杆型”操纵部位造型比较简单，档次略低，常用于商用车。

使用方法：直接拉起即可起驻车作用；按住手柄端部的按钮稍微向上一提，然后推回原位即可释放“手刹”。

图1

图2

优势：①手动刹车属于纯机械式驻车，通过采用驻车拉丝直接连接到后制动蹄片，进而控制制动，不受其他系统控制，可独立控制车辆制动；②在斜坡起步时可以依靠驾驶者通过手动释放手制动或者熟练的油门、离合配合来舒畅起步；

劣势：①长期使用手刹会使钢丝产生塑性变形，降低效用，同时也会增加手刹行程。②与手刹配套使用的还有回复弹簧。拉起手刹制动时，弹簧被拉长;手刹松开，弹簧回复原长。长期使用手刹时，弹簧也会产生相应变形。③对于鼓式制动器，行车制动与驻车制动通用一套制动器，会加大制动摩擦片的磨损速率。④GB7258要求，操纵手柄力不大于400N，对于力气较小的女性，操纵力偏大。

2.2 脚刹

“脚刹”脚操控驻车系统使其驻车，踏板位于左脚休息处，多见于自动挡车型。

使用方法：如图3所示，脚踏下去锁止驻车制动，左侧有一把手，拉下把手即释放制动；如图4所示，踏板集成锁止及释放功能，踏板踩到底实现驻车，再用力一踩实现释放制动力；如图5所示，基本原理同图3，手拉拉杆改为电子按钮解锁。

图3

图4

图5

优势：对于为数不少的女司机来讲，手动操纵力还是比较大，常常会因为用力太小而使驻车制动力不足，发生溜车现象，或因拉的太紧，而难释放，脚控式驻车制动很好的解决了这一问题。

劣势：对于男同志来件，脚踏力较大，拉丝长时间受大力拉延，会造成拉丝塑性变形，降低驻车效果。

2.3 电子驻车（EPB)

电子驻车由电子控制方式实现停车制动的技术，使用电子按钮传输信号，实现驻车刹车和释放制动。

优点：①电子助力系统可以在发动机熄火后自动施加驻车制动，驾驶员开车时，踩油门，挂挡后可自动解除驻车，驻车方便、可靠，可防止意外的释放；②电子助力系统制动力量是固定的，不会因人而异，制动性能比较稳定；③行车时，若不踩踏板刹车，通过EPB按钮，一样也可以实现制动功能；④坡道起步，自动驻车功能通过坡度传感器由控制器给出准确的驻车力，在起动时，驻车控制单元通过离合器距离传感器，离合器捏合速度传感器，油门踏板传感器等提供的信息通过计算，当驱动力大于行驶阻力时自动释放驻车制动，从而使汽车能够平稳起步。

劣势：当电池失灵时、蓄电池亏电、或者驻车线路出现故障时，驻车电子按钮也会发生故障，一般电子驻车会配备工具解除制动，对于新手来说会造成很大的麻烦。

就目前三种驻车形式，还是传统手刹更适合我们公司的发展现状，既满足刹车可靠性，又可避免自动控制带来驻车失效问题发生，不过电子驻车会是我们的发展趋势，待技术成熟后会逐渐代替传统驻车形式。

3 关于手刹系统常见故障及诊断

本文着重对手刹系统进行了详细的叙述。

3.1 驻车设计要求

驻车制动系设计应满足如下主要要求：

①具有足够的制动效能，即使在没有驾驶人的情况下，也能停在上、下坡道路上，驾驶人应该座位上就可以实现驻车制动。《GB 7258-2012》

②工作可靠。操纵装置应有足够的储备行程（开关类操作装置除外），一般应在操纵装置全行程的三分之二以内产生规定的制动效能；驻车制动机构装有自动调节装置时允许在全行程的四分之三以内达到规定的制动效能。

③操纵简便性，驻车制动应通过纯机械装置把工作部件锁止，并且驾驶人施加于操纵装置的力,手操纵力≤400N，脚操纵力≤500N。

④不含石棉、及禁用物质等成分。

3.2 手刹制动系统的组成

以作用于后轮的机械拉索式驻车制动系为例。

驻车制动系的结构组成，见图6。

图6

1—驻车手柄；2—平衡杠杆；3—驻车拉丝；4—拉丝调整接头；5—拉丝支架；6—拉丝固定夹；7—制动器

1、驻车手柄：驻车制动的操作部分，用于驻车锁止和释放，同时也兼做杠杆作用，将手柄力放大一定倍数传递给传动装置，瑞风M5车型杠杆比为12；

2、驻车拉丝：主要起到动力传输作用，将驻车手柄的力传输给制动器；

3、平衡杠杆、拉丝调整接头、拉丝支架、拉丝固定夹：主要提到支撑和调整拉丝的作用；

4、制动器：制动系统的重要组成部分，主要由回位弹簧、制动蹄片、摩擦衬块、摩擦片、制动鼓组成。一般拉丝带动制动蹄片，使摩擦片与制动鼓结合，保持车辆停止，因此摩擦片的材料及摩擦性能选择尤为重要。

（1）摩擦材料的选择。

根据最新国家法规要求含有石棉的摩擦材料存在有致癌公害问题已被淘汰，取而代之的各种无石棉型材料相继研制成功。目前主要有3大类新型替代材料，

复合纤维摩擦材料，主要研究成果有：天然植物纤维、矿物纤维、金属纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、复合碳纤维；

粉末冶金摩擦块，目前主要有铜基和铁基两种，国外已经开发研发铝基制品，金属基摩擦材料也是目前应用最广泛的摩擦材料，M5用的就是铁基摩擦块；

半金属摩擦材料，目前主要有以蛭石和海泡石为基材的非金属制动摩擦片，主要质量轻、价格便、并具有良好的耐磨性能。

2. 摩擦系数的选择。

常用的摩擦系数有4种，即：EE级，0.25-0.35 适用于欧美车系,刹车片比较大,摩擦系数比较底；FF级，0.35-0.45，国际标准摩擦系数；GG级，0.45-0.55，适用欧州车型；HH级，0.55-0.65，赛车专用。 制动摩擦片的摩擦系数过高或过低都会影响汽车的制动性能。汽车高速行驶中紧急制动时，摩擦系数过低就会出现制动不灵敏，而摩擦系数过高就会出现轮胎抱死现象，进而造成车辆甩尾和打滑，对行车安全构成严重威胁。一般按照SAE标准，制动摩擦片生产厂商都会选用FF级额定系数，即摩擦额定系数0.35~0.45。

2. 摩擦片表面的选择。

制动摩擦片的寿命与表面硬度并没有一定的关系。但如果表面硬度高时，制动摩擦片与制动盘的实际接触面积小，往往会影响使用寿命。因此出现摩擦效率低的时候可以通过适当改善硬度来解决。

3.3 手动刹车系统的常见故障分析

驻车制动系常见故障主要包括驻车制动效能不良和驻车制动拉杆不能定位。

3.3.1驻车制动效能不良

(1)故障现象

完全拉起拉杆，汽车仍不能在20%坡道上驻坡。

(2)故障主要原因及处理方法

造成驻车制动效能不良的原因主要是：

①拉丝装配后松旷；

②驻车拉丝行程效率低于标准；

③制动器外径偏小；

④制动鼓内径偏大；

⑤摩擦衬块外径尺寸不合格；

⑥摩擦衬块表面跳动量较大；

⑦后制动摩擦片或制动鼓有油污，降低摩擦系数。

3.3.2驻车制动拉杆不能定位

(1)故障现象

拉起拉杆至某—位置，放手后拉杆又回到初始位置；或拉杆不能拉起。

2. 造成驻车制动拉杆不能定位的原因主要是：

①棘爪弹簧失效或折断。

②棘爪与齿板轮齿磨损过甚而滑牙。

③棘爪或拉杆变形卡滞。

④棘爪或齿板等处铆钉脱落。

4、结 论

综上所述，我了解了汽车驻车制动系统的概念、工作原理、驻车的结构、设计要求、以及摩擦材料的选材要求。并对最常的驻车制动系统方面制动效能不足和驻车拉杆不能回位，而引起一些可能引起的故障原因，以及故障诊断，进行了分析。当然，现在汽车驻车制动系统在性能、技术和发展趋势还在日益的完善，日后还需继续努力去了解与学习。

参考文献

1. 王望予 《汽车设计》 机械工业出版社 p257。

2. 王文霞，张弦，茆巍 《汽车无石棉制动摩擦片材料研究现状》 上海第二工业大学学报 p291-293。

3. 中国人民共各国国家质量标准监督检验检疫局 中国国家标准化管理委员会 GB7258-2012。

4. 常明 《汽车底盘构造》 国防工业出版社 p1255-257

5