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美国重型卡车制动器的发展
作者: 胡红怡 来源: 汽车与配件杂志 日期: 2008年第25期

2009年美国新的联邦制动法规就要生效了,届时,牵引车-挂车列车的制动距离将要比现在缩减30%。目前,重型卡车制动系统正处于进化阶段,但是进化的方向和速度并不明朗。2009年以后,制动系统的进化应该更多的依赖于车队的运营状况反馈,而不会象现在在这么大程度上的依赖于实验数据。如果车队认为新技术带来的好处超过成本投入,则制动系统会很快的改变;如果他们认为成本太高,制动系统的进化则有可能停滞数年。

车队运营者们正在寻求成本更低、寿命更长、重量更轻、不以牺牲性能或增加维修成本为代价的制动系统。由于2007年和2010年的排放控制系统带来的重量增加,制动系统的更轻量化显得至关重要。因此,供应商们将零件材料、冶金工艺、制动设计和电子控制等的一揽子事物全都归入了研发改进之列。如果技术、材料和设计的适当组合能够节省成本,那么车队将乐意买新制动系统的帐。

鼓式制动器

卡车基本的停车系统——以制动鼓著称,或是最基本的称为制动器——首次有秩序的更新,很大程度上是由于新的停车距离法规的颁布。国家公路交通安全管理局(NHTSA)在2006年的3月就此定案,对于以96.7km/h的速度行驶的8等级牵引车,在从制动开始到车辆完全停止时运行的距离,法规规定要减少目前距离的30%。到2009年,所有新的三轴牵引车都必须符合该项要求;专用牵引车到2011年达到该要求。

目前看来,加宽制动器的制动鼓是缩短停车距离的最基本方法。许多车队采用了这种方法,因为它能提供更大的制动功率,延长制动鼓的使用寿命,从而降低成本。更宽的制动鼓有更多的制动器摩擦衬片,能降低25%~50%的制动温度。新的摩擦材料和摩擦衬片的覆层有利于散热,可以使部件有更长的使用寿命。

W8Less就是由金属基质合成物(MMC)结合铝和碳化硅颗粒为原材料制成的制动鼓。这种结合使得MMC材料的强度是铸铁的四倍,这种材料最典型的用途就是制造制动鼓,重量能降低60%。铸铁制动鼓可靠且耐磨损,但是重量大使得保养——特别是更换制动鼓——成为了一个负担。采用这种合成材料的制动鼓,不仅使维修保养变得更容易,也能够增加车辆的有效载荷能力。但是,采用这种新材料制造制动鼓远非想象的那么容易,铸造过程的关键是赶出材料中的气泡,因为气泡能使材料出现承力和耐磨弱点。研究发现,在会受到磨损的表面区域采用MMC,在部件的其它部分采用有延展性的铝合金,这样的效果最好。另外,需要说明的一点是,只有制动摩擦衬片也是MMC材料制成的,才能用MMC制成的制动鼓,因为采用两种不同类型的摩擦材料会降低制动性能。

盘式制动器

气压盘式制动器在制动系统的发展中代表着一个大的进步,它们在美国市场中的商业应用已经有十年以上的时间了。虽然只要求用在牵引车的转向轴上,但新的制动距离规则应该能在短时间内促进气压盘式制动器更广泛的应用。但是,据专家称,在牵引车和挂车的所有轴上都装备气压盘式制动器在下个10年或是更长的时间内还是不可能的事情。

在近期内,车辆主要还是采用盘式和鼓式制动器的组合形式。虽然盘式制动器的使用经济性现在有所提高,但是与鼓式制动器比起来还是贵得多。当然,气压盘式制动器的性能更优越,内衬的使用寿命更长,维修间隔和保养技术也进一步提升。

摩擦材料现在更大程度的向有机材料类型转变,这对盘式制动器的发展来说是一个契机,可以使得气压盘式制动器在更高的温度下运行,而鼓式制动器材料是不能承受这样的温度的。鼓式制动器的发展已经达到了最高限度。

更长的使用寿命和更低的保养费用是气压盘式制动器开发的关键。但是成本将是个问题。据国家公路交通安全管理局(NHTSA)的估算,要达到新的停车距离标准,一个气压盘式制动器的成本就要增加1,308美元,而对于鼓式制动器来说,只需增加153美元。所以,业内人士指出,最好的方案是逐步向气压盘式制动器转换。虽然在未来的4~5年内气压盘式制动器在车辆上的应用会有一个坚挺的增长,但要看到显著的升量,至少还需要十年的时间。

电控:一大进步

在美国,真正打开局面的卡车制动系统的发展阶段是电控化。电控制动系统(ECBS)与气压盘式制动器现在在欧洲已广泛应用。

但是,在美国,ECBS将要在制动时限到来之后很长时间内才能采用,这是因为美国车队要面临欧洲车队不需要面临的一个问题:配平制动系统。制动系统的配平在欧洲不是问题,但在美国却是个大罪过。

2009年生效的制动法规只影响到牵引车,这就是牵引车和挂车全都采用气压盘式制动器则还需要更长时间的原因之一。在一些老的挂车上,甚至没有防抱制动系统。对全车制动系统的挑战就是如何使这些不同的系统——盘式、鼓式、ABS和非ABS——在同一辆车上一起工作。

联邦指令要求在所有的新卡车上都必须装有ABS,这是在20世纪90年代后期开始逐步实施的,也许正是这项法令充当了阻碍采用ECBS的角色。ABS允许OEM增加车桥的制动功率,为更广泛的采用鼓式制动器敞开了大门。ABS阻止制动器锁死,一旦有一个系统能适当地阻止锁死,就可以提高制动功率。

另外,由于ABS和ECBS两者之间制动启动的时间差别非常小,这就更难使人信服装配ECBS的必要性了。ABS和ECBS制动启动的时间分别是2/10秒和3/10秒,人们不仅要问,这相差的1/10秒有价值吗。

以ECBS为基础的技术装备无论如何也要比ABS贵1,000~2,000美元,这个价格是很难达到用户满意的。如果不以牺牲安全性为代价,那价格的敏感性就变成决定因素了。

ECBS的前景

上述这些因素虽然延缓了ECBS在车辆上的使用,但是不会阻碍这一进程。现在对车辆稳定性、牵引控制、防倾翻系统的兴趣越来越大,电控系统可以优化制动并且真正可以最高效地使用这些系统。

对ECBS来说,最理想的制动形式是气压盘式制动,这样,气压制动盘勿庸质疑地就成为任何ECBS预装件中的一个部分。电子系统可以以鼓式制动器不可能实现的方式对制动盘进行调节,所以,电控化的程度越高,意味着对盘式制动器的需求就越大。

在将来的某个时候,所有的制动系统将都是电控式的。达到这个程度应该不会超过20~30年,或者会更早。全电控制动系统是最高进化阶段,这个时代肯定会到来。

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(转载请注明来源: 汽车制动网/chebrake.com 责任编辑:elizabeth)

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