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《现代汽车机械基础》16-1


汽车机械基础

第十六章 制动系 第一节 概述

一、定义、作用

? 汽车制动系是指在汽车上设置的一套(或多
套)能由驾驶员控制的、能产生与汽车行驶 方向相反外力的专门装置。 ? 制动系统的作用是: ①使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强 制减速甚至停车; ②使下坡行驶的汽车速度保持稳定。 ③使已停驶的汽

车在各种道路条件下(包括在 坡道上)稳定驻车;

二、制动系组成

? 汽车制动系一般至少有两套独立的制动装
置。它们是: ①行车制动装置(脚制动装置),在行 车中使用。一般它的制动器安装在汽车的 全部车轮上。 ②驻车制动装置(手制动装置),主要 用于停车后防止汽车滑溜。它的制动器可 装在变速器或分动器之后的传动轴上,又 称为中央制动器。 上述两套装置是各种汽车基本的制动装 置。

? 重型汽车和经常行驶在山区的汽车,还应增
装紧急制动、安全制动和辅助制动装置。 ? 紧急制动是用独立的管路控制车轮制动器作 为制动系统。 ? 安全制动是当制动气压不足时起制动作用, 使车辆无法行驶。 ? 辅助制动主要用在汽车下长坡时稳定车速, 可减小行车制动器的磨损,其中利用发动机 排气制动应用最广。

? 较完善的制动系还具有制动力调节装置、
报警装置、压力保护装置和防抱死装置 (ABS)等附加装置。 ? 制动系中每套制动装置都是由产生制动作 用的制动器和制动传动机构组成。制动器 通常采用摩擦式。

三、制动系类型

? 1.按制动器用途分行车制动器、驻车制动器
、辅助制动器。

? 2.按制动传动机构的制动力源分
(1)人力式制动系统。单靠驾驶员施加于 制动踏板和手柄上的力作为制动力源的传动 机构。其中又分为液压式和机械式两种,机 械式仅用于驻车制动。 (2)动力式制动系统。利用发动机的动力 作为制动力源,并由驾驶员通过踏板或手柄 加以控制的传动机构。其中又分为气压式、 真空气压式、空气液压式。 (3)伺服制动系统。兼用人力和发动机动 力进行制动的制动系统称为伺服制动系统或 助力制动系统。

? 3.按制动传动机构的布置形式分
(1)单回路制动系。传动装置采用单一的 气压或液压回路,当制动系中有一处漏气 (油)时,整个制动系统失效。 (2)双回路制动系。所有行车制动器属于 两个彼此隔绝的回路。因而,其中一个回 路失效,还能利用另一回路获得一定的制 动力,从而提高了汽车制动的可靠性和安 全性。

四、制动装置的基本机构和工 作原理

? 行驶中的汽车,具有一定的功能。要使它按
需减速停车,路面必须对车轮产生一个阻止 汽车行驶的力,即制动力。这个力的方向与 汽车行驶的方向相反。制动的实质就是将汽 车的动能强制地转化为热能,扩散于大气中 。 ? 一般制动系的基本结构与工作原理,可用一 种简单的液压行车制动系的结构和工作原理 示意图来说明。

1.基本结构

? 它由车轮制动器
和液压传动机构 两部分组成。 ? (1)制动传动 机构由制动踏板 1、推杆2、制动 主缸4和油管5组 成。

? (2)车轮制动器主要由旋转部分、固定部分

和张开机构组成。旋转部分是金属的制动鼓8, 它固定于轮毂上和车轮一起旋转。固定部分主 要包括制动蹄10和制动底板11等。制动蹄上铆 有摩擦片9,制动蹄的下端松套在支承销12上, 支承销固定在制动底板上,制动蹄的上端用回 位弹簧13拉紧压靠在轮缸活塞7上。制动底板 用螺钉紧固在转向节凸缘(前轮)或桥壳凸缘 (后轮上)。张开机构是液压制动轮缸6(又 称制动分泵),它用油管5与装在车架上的液 压制动主缸4(亦称制动总泵)相连通。主缸4 中的活塞3可由驾驶员通过踏板1来操纵。

2.工作原理

? 制动系统的一般工作原理是,利用固定部分
和旋转部分之间的相互摩擦来阻止车轮的转 动或转动的趋势。 ? (1)在不制动 时,摩擦片9 的外圆面与 制动鼓8的内 圆面之间有 一定间隙, 使车轮能自 由旋转。

? (2)制动时,踩下制动踏板1,推杆2推动主缸活塞3前移

,制动液的油压升高后,通过油管5进人轮缸6,并推 动轮缸活塞7外移,活塞7推动两制动蹄10外张。此时 制动蹄10绕支承销12转动,使制动蹄上的摩擦片9压 紧在制动鼓8的内圆面上。这样不旋转的摩擦片9对旋 转的制动鼓8产生一个摩擦力矩Mμ,其方向与车轮旋 转方向相反。制动鼓将该力矩传到车轮后,由于车轮 与路面间的附着作用,车轮即对路面作用一个向前的 周缘力Fμ。同时,路面也会给车轮一个反作用力Fb, 方向与汽车行驶方向相反。这个力就是车轮受到的制 动力。各车轮上制动力的和就是汽车受到的总制动力 。制动力由车轮经车桥和悬架传给车架及车身,迫使 整个汽车产生一定的减速度,甚至停车。制动力Fb越 大,则汽车减速度也越大。此时汽车的动能转变为热 能并扩散到空气中。

? (3)解除制动时,放松制动踏板,在回位弹簧
13的作用下,制动蹄10回到原位。同时蹄鼓 间隙得到恢复,因而制动作用被解除。

3.影响制动力的主要因素
? 制动力Fb不仅取决于摩擦力矩Mμ,还取决于轮胎
与路面间的附着力Fφ(它等于轮胎上的垂直负荷 G与轮胎和路面间的附着系数的乘积),即 Fb≤ Fφ, 制动力最大只能等于附着力。而M μ 的大小 决定于轮缸的张力,摩擦因数和制动鼓及制动蹄 的尺寸。 当Fb = Fφ ,时,车轮将被抱死在路面上拖滑。拖 滑使胎面局部严重磨损,在路面上留下一条黑色 的拖印。同时,使胎面产生局部高温,胎面局部 稀化,好象轮胎与路面间被一层润滑剂隔开,使 附着系数下降。因此最大制动力和最短的制动距 离,是在车轮将要抱死而未完全抱死时出现的。

?

五、对制动系的要求

? 1.制动性能好(制动距离小) ? 评价汽车制动性能的主要指标是:制动距
离、制动减速度、制动力和制动时间。实 际使用中,常以制动距离来间接衡量整车 的制动性能。如在水平良好路面上车速为 30km/h制动时,要求满载轿车和轻型货车 的制动距离不大于7m,中型货车不大于8m, 重型货车不大于12m。室内测试以汽车制动 力的大小来判断汽车的制动性能。

? 2.制动稳定性好
汽车的前、后轴制动力分配合理,左右轮上 制动力矩基本相等,制动时不跑偏和侧滑。 ? 3.操纵轻便 即操纵制动系统所需的力不应过大。对于人 力液压制动系,最大踏板力不大于500N(轿车 )和700N(货车)。踏板行程货车不大于 150mm,轿车不大于120mm 。 ? 4.制动可靠性好 制动系各零部件工作可靠,采用双回路系统 。制动系统应设有必要的安全设备和报警装置 。

? 5.制动热稳定性好
制动器摩擦片的抗热衰退性能力要高,受 热恢复快。 ? 6.制动水稳定性好 摩擦片浸水后恢复摩擦系数的能力要好 。 ? 7.对挂车的制动 要求挂车的制动作用略早于主车,挂车 自动脱挂时能自动进行应急制动。

第二节 车轮制动器

? 制动器是制动系中用以产生阻碍车辆的运动
或运动趋势的部件,一般制动器都是通过其 中的固定元件对旋转元件施加制动力矩,使 旋转元件的旋转角速度降低,同时依靠车轮 与地面的附着作用,产生路面对车轮的制动 力以使汽车减速。 ? 凡利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦 而产生制动力矩的制动器都成为摩擦制动器 。目前汽车所用的摩擦制动器可分为鼓式和 盘式两大类。鼓式摩擦副的旋转元件为制动 鼓,其工作表面是圆柱面;盘式摩擦副的旋 转元件是制动盘,其工作表面是圆盘的端面 。

? 旋转元件固装在车轮或半轴上,即制动力
矩直接分别作用于两侧车轮上的制动器称 为车轮制动器,一般用于行车制动器。 ? 旋转元件固装在传动系的传动轴上,其制 动力矩经过驱动桥再分配到两侧车轮上的 制动器称为中央制动器,一般用于驻车制 动器。

一、鼓式制动器

? 鼓式车轮制动器有内张型和外束型,
前者以制动鼓的内圆柱面为工作表面 ,在汽车上应用广泛。 (只有极少数 汽车的驻车制动器采用外束型,即制 动鼓的工作表面是外圆柱面)。

? 由于制动蹄张开机构的形式,张开力作用点
和制动蹄支承点的布置方面的不同,使得制 动器的工作性能也不同。按制动时两制动蹄 对制动鼓作用的径向力是否平衡,鼓式制动 器可分为三种: ? 简单非平衡式(领从蹄式) ? 平衡式(双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄 式) ? 自动增力式(单向自增力式和双向自增力式 )

1.简单非平衡式制动器

? 简单非平衡式(领从蹄式)制动器按其两
蹄张开的力源不同,分为液压张开式(轮 缸式)和气压凸轮张开式两种。

1)液压张开式

? BJ2020型

汽车后轮 采用的液 压张开式 制动器, 由旋转部 分、固定 部分、张 开机构和 定位调整 机构组成 。

A.结构

? 结构特点是
两制动蹄的 支撑点都位 于蹄的一端 ,两支撑点 与张开力作 用点的布置 都是轴对称 式;轮缸中 两活塞的直 径相等。

? 沿箭头方向看去,制动蹄1的支承点3在其前
端,制动轮缸6所施加的促动力作用于其后 端,因而该制动蹄张开时的旋转方向与制动 鼓的旋转方向相同。具有这种属性的制动蹄 称为领蹄。与此相反,制动蹄2的支承点4在 后端,促动力加于其前端,其张开时的旋转 方向与制动鼓的旋转方向相反。具有这种属 性的制动蹄称为从蹄。 ? 当汽车倒驶,即制动鼓反向旋转时,蹄1变 成从蹄,而蹄2则变成领蹄。这种在制动鼓 正向旋转和反向旋转时,都有一个领蹄和一 个从蹄的制动器即称为领从蹄式制动器。

B.工作原理

? 当踩下制动踏板,制动液被压入轮缸19,
推动制动轮缸活塞5向两端移动,而通过活 塞顶块6推动两制动蹄压向制动鼓,使蹄与 鼓之间产生摩擦力,实现汽车制动。 ? 松开制动踏板,制动蹄在回位弹簧4、10的 作用下回到原位,制动液流回主缸,制动 即被解除.

C.制动助势与制动减势

? 相同的张
力Fs ? 法向反力 Fn1和Fn2 ? 切向反力 Ft1和Ft2 ? 支撑反力 S1,S2

? 制动时,制动蹄1和4是在相同的张力Fs作
用下张开的,两蹄分别绕各自的支承点2和3 向外偏转到紧压在制动鼓5上。与此同时, 制动鼓对两制动蹄分别作用有法向反力Fn1 和Fn2,及相应的切向反力Ft1和Ft2(摩擦力 )。假设这些反力都集中作用于摩擦片的中 央,两蹄上的这些力分别由其支点的支撑反 力S1,S2所平衡。

? 设车轮旋转方向如图所示,则前制动蹄1所受

的摩擦力 Ft1形成的绕支点2的力矩与张开力 Fs所形成的绕支点2的力矩是同向的。因此 Ft1作用的结果是使前制动蹄1对制动鼓的压 紧力Fn1增大,从而也使摩擦力Ft1增大,称 这一作用为“助势”作用,制动蹄1称为助势 蹄或转紧蹄。而后制动蹄4所受的摩擦力Ft2 作用却相反,Ft2和Fs绕支点3形成的力矩是 反向的, Ft2有使制动蹄4离开制动鼓的倾向, 蹄对鼓的压紧力Fn2减小,从而也使摩擦力 Ft2也减小,即起了“减势”作用,相应地称 之为减势蹄或转松蹄。

结论

? 由上可知,虽然蹄1和蹄4所受的张力Fs相等,
但两蹄所受到制动鼓的法向力却不相等,即 Fn1 >Fn2 ,相应的有Ft1>Ft2,故两制动蹄对制 动鼓所施加的制动力矩是不相等的。在其他条 件相同的情况下,助势蹄的制动力矩约为减势 蹄的2-2. 5倍。凡制动鼓所受来自两蹄的法向 力不能互相平衡的制动器称为非平衡式制动器 。 ? 倒车制动时,因制动鼓旋转方向(即摩擦力方 向)的改变,原助势蹄变为减势蹄,原减势蹄 变为助势蹄,但制动效能仍与汽车前进制动时 相同。称这一特点被称为制动器制动效能的对 称。

? 领从蹄式制动器存在两个问题: ? 其一是在两蹄摩擦片工作面积相等的情况下

,由于领蹄与从蹄所受法向反力不等,领蹄 摩擦片上的单位压力较大,因而磨损较严重 ,两蹄寿命不等。为使两蹄摩擦片磨损均匀 ,寿命接近一致,可使前制动蹄片长于后制 动蹄摩擦片。此时,应注意两蹄安装时不能 互换位置。 ? 其二是由于制动蹄对制动鼓施加的法向力不 相平衡,则两蹄法向力之和只能由车轮轮毂 轴承的反力来平衡,这就对轮毂轴承造成了 附加径向载荷,使其寿命缩短。

2)凸轮式制动器

? 目前,所有国产汽车及部分外国汽车的气
压制动系统中,都采用凸轮式张开装置的 车轮制动器,而且大多设计成领从蹄式。

? 由于前制动蹄1有领蹄作用,后制动蹄2
有从蹄作用,又有凸轮6对前制动蹄1促 动力较小,对后制动 蹄2促动力较大这 一情况,所以,前后制动蹄片1、2的制 动效果是接近的。

2.平衡式制动器

? 如果制动器两蹄均为领蹄(助势蹄)或均为从
蹄(减势蹄),则两蹄施加给制动鼓的两个法 向力互相平衡,这种制动器成为平衡式制动器 。 ? 其中只有在前进制动时两蹄为助势的,称为单 向助势平衡式(单向双领蹄式)制动器。 ? 无论在前进或倒驶制动时,两蹄均为助势的称 为双向助势平衡式(双向双领蹄式)制动器。 ? 在前进制动时两蹄为减势的,称为单向减势平 衡式(双从蹄式)制动器。

1)单向双领蹄式

? 双领蹄式制动器与领从蹄式制动器在结构
上主要有两点不相同: ? 一是双领蹄式制动器的两制动蹄各用一个 单活塞式轮缸,而领从蹄式制动器的两蹄 共用一个双活塞式轮缸; ? 二是双领蹄式制动器的两套制动蹄、制动 轮缸、支承销在制动底板上的布置是中心 对称的,而领从蹄式制动器中的制动蹄、 制动轮缸、支承销在制动底板上的布置是 轴对称布置的。

2)双向双领蹄式

? 红旗
CA7560 型轿车制 动器

? 与领从蹄式制动器相比,双向双领蹄式制
动器在结构上有三个特点,一是采用两个 双活塞式制动轮缸;二是两制动蹄的两端 都采用浮式支承,且支点的周向位置也是 浮动的;三是制动底板上的所有固定元件 ,如制动蹄、制动轮缸、回位弹簧等都是 成对的,而且既按轴对称、又按中心对称 布置。

? 在前进制动时,所有的轮缸活塞都在液压作用下向
外移动,将两制动蹄4和8压靠到制动鼓1上。在制 动鼓的摩擦力矩作用下,两蹄都绕车轮中心O朝箭 头所示的车轮旋转方向转动,将两轮缸活塞外端的 支座9推回,直到顶靠到轮缸端面为止。此时两轮 缸的支座9成为制动蹄的支点,制动器的工作情况 便同单向双领蹄式制动器一样。 倒车制动时,摩擦力矩的方向相反,使两制动蹄绕 车轮中心O逆箭头方向转过一个角度,将可调支座7 连同调整螺母6一起推回原位,于是两个支座7便成 为蹄的新支承点。这样,每个制动蹄的支点和促动 力作用点的位置都与前进制动时相反,其制动效能 同前进制动时完全一样。

?

3)双从蹄式制动器

? 前进制
动时两 制动蹄 均为从 蹄的制 动器称 为双从 蹄式制 动器

? 这种制动器与双领蹄式制动器结构很相似,
二者的差异只在于固定元件与旋转元件的相 对运动方向不同。虽然双从蹄式制动器的前 进制动效能低于双领蹄式和领从蹄式制动器 ,但其效能对摩擦系数变化的敏感程度较小 ,即具有良好的制动效能稳定性。

? 双领蹄、双向双领蹄、双从蹄式制动器的固
定元件布置都是中心对称的。如果间隙调整 正确,且蹄片尺寸一样,则其制动鼓所受两 蹄施加的两个法向合力能互相平衡,不会对 轮毂轴承造成附加径向载荷。因此,这三种 制动器都属于平衡式制动器。

3.自动增力式制动器

? 自增力式制动器可分为单向和双向两种。 ? 单向自增力式制动器只在前进方向起增力作
用,而在倒车制动时制动效能还不及双从蹄 式制动器,已很少采用。 ? 双向自增力式制动器在车轮正向和反向旋转 时均能借助制动蹄与制动鼓的摩擦起自动增 力作用。

1)单向自增力式制动器

? 单向自增力
式制动器的 结构原理见 图。第一制 动蹄1和第二 制动蹄4的下 端分别浮支 在浮动的顶 杆5的两端。

? 汽车前进制动时,单活塞式轮缸将促动力FS1
加于第一蹄,使其上压靠到制动鼓3上。第一 蹄是领蹄,并且在各力作用下处于平衡状态。 顶杆6是浮动的,将与力FS1大小相等、方向相 反的促动力FS2施于第二蹄。第二蹄也是领蹄 。作用在第一蹄上的促动力和摩擦力通过顶杆 传到第二蹄上,形成第二蹄促动力FS2。对制 动蹄1进行受力分析知,FS2>FS1。因此,第二 蹄的制动力矩必然大于第一蹄的制动力矩。 ? 倒车制动时,第一蹄的制动效能比一般领蹄的 低,第二蹄则因未受促动力而不起制动作用。

? 在制动鼓尺寸和摩擦系数相同的条件下,单
向自增力式制动器的前进制动效能不仅高于 领从蹄式制动器,而且高于双领蹄式制动器 。倒车时整个制动器的制动效能比双从蹄式 制动器的效能还低。

2)双向自增力式制动器
? 双向自增
力式制动 器的结构 不同于单 向自增力 式之处主 要是采用 双活塞式 制动轮缸 4,可向 两蹄同时 施加相等 的促动力 FS。

? 制动鼓正向(如箭头所示)旋转时,前制动蹄
为第一蹄,后制动蹄为第二蹄;制动鼓反向 旋转时则情况相反。由图可见,在制动时, 第一蹄只受一个促动力FS而第二蹄则有两个 促动力FS和S,且S>FS。考虑到汽车前进制 动的机会远多于倒车制动,且前进制动时制 动器工作负荷也远大于倒车制动,故后蹄的 摩擦片面积做得较大。

? 不制动时,两制动蹄和的上端在回位弹簧的作用下 ?
浮支在支承销上,两制动蹄的下端在拉簧的作用下 浮支在浮动的顶杆两端的凹槽中。 汽车前进制动时,制动轮缸的两活塞向两端顶出, 使前后制动蹄离开支承销并压紧到制动鼓上,于是 旋转着的制动鼓与两制动蹄之间产生摩擦作用。由 于顶杆是浮动的,前后制动蹄及顶杆沿制动鼓的旋 转方向转过一个角度,直到后制动蹄的上端再次压 到支承销上。此时制动轮缸促动力进一步增大。由 于从蹄受顶杆的促动力大于轮缸的促动力,从蹄上 端不会离开支承销。汽车倒车制动时,制动器的工 作情况与上述相反。

4.各种轮缸式制动器相比较

? 综上所述,各种轮缸式制动器各有利弊,
就制动效能而言,在基本结构参数相同的 条件下,自增力式制动器对摩擦助势的效 果利用最为充分,产生的制动力矩最大, 依次是双领蹄式、领从蹄式、双从蹄式制 动器。

? 自增力式制动器的构造较复杂,两制动蹄对
制动鼓的法向力和摩擦力是不相等的,属于 非平衡式制动器;在制动过程中,自增力式 制动器的制动力矩增长急促,制动平顺性差 。此外,由于是靠摩擦增力,对摩擦系数的 依赖性很大,一旦制动器沾水、沾油后制动 效能明显下降,制动性能不稳定。 ? 双向自增力式制动器多用于轿车后轮,便于 兼充驻车制动器;单向自增力式制动器只用 于中、轻型汽车的前轮,因倒车制动时对前 轮制动器效能的要求不高。

? 领从蹄式制动器虽然制动效能较低,但有结构
简单,制造成本低、制动效能受摩擦系数的影 响相对较小、制动较平顺等优点,目前使用仍 较广泛。 ? 双领蹄式制动器的制动效能、制动稳定性及平 顺性都介于两者之间,其特有优点是具有两个 对称的轮缸,最宜布置双回路制动系统。 ? 双从蹄式制动器的制动效能虽然最低,但却具 有最良好的效能稳定性,因而还是有少数华贵 轿车为保证制动可靠性而采用

二、盘式制动器

? 盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工
作的金属圆盘,被称为制动盘。 ? 其固定元件则有着多种结构型式,大体上可 分为两类。一类是工作面积不大的摩擦块与 其金属背板组成的制动块,每个制动器中有 2~4个。这些制动块及其促动装置都装在横 跨制动盘两侧的夹钳形支架中,总称为制动 钳。这种由制动盘和制动钳组成的制动器称 为钳盘式制动器。另一类固定元件的金属背 板和摩擦片也呈圆盘形,制动盘的全部工作 面可同时与摩擦片接触,这种制动器称为全 盘式制动器。

? 钳盘式制动器过去只用作中央制动器,但目
前则愈来愈多地被各级轿车和货车用作车轮 制动器。全盘式制动器只有少数汽车(主要是 重型汽车)采用为车轮制动器。这里只介绍钳 盘式制动器。 ? 钳盘式制动器又可按 钳体固定在支架上的 结构形式分为固定钳 盘式和浮动钳盘式两 类。

1.固定钳盘式

? 跨置在制动
盘1上的制动 钳体5固定安 装在车桥6上 ,它不能旋 转也不能沿 制动盘轴线 方向移动, 其内的两个 活塞2分别位 于制动盘1的 两侧。

? 制动时,制动油
液由制动总泵(制 动主缸)经进油口 4进入钳体中两个 相通的液压腔中 ,将两侧的制动 块3压向与车轮固 定连接的制动盘1 ,从而产生制动 。

? 这种制动器存在着以下缺点:油缸较多,
使制动钳结构复杂;油缸分置于制动盘两 侧,必须用跨越制动盘的钳内油道或外部 油管来连通,这使得制动钳的尺寸过大, 难以安装在现代化轿车的轮辋内;热负荷 大时,油缸和跨越制动盘的油管或油道中 的制动液容易受热汽化;若要兼用于驻车 制动,则必须加装一个机械促动的驻车制 动钳。 ? 这些缺点使得定钳盘式制动器难以适应现 代汽车的使用要求,故现在已少用。

2.浮动钳盘式

? 制动钳体2通过
导向销6与车桥 7相连,可以相 对于制动盘1轴 向移动。制动 钳体只在制动 盘的内侧设置 油缸,而外侧 的制动块则附 装在钳体上。

? 制动时,液压油通过
进油口5进入制动油 缸,推动活塞4及其 上的摩擦块向右移动 ,并压到制动盘上, 并使得油缸连同制动 钳体整体沿销钉向左 移动,直到制动盘右 侧的摩擦块也压到制 动盘上夹住制动盘并 使其制动。

? 与定钳盘式制动器相反,浮钳盘式制动器
轴向和径向尺寸较小,结构简单、造价低 ;而且热稳定性和水稳定性均好,制动液 受热汽化的机会较少。此外,浮钳盘式制 动器在兼充行车和驻车制动器的情况下, 只须在行车制动钳油缸附近加装一些用以 推动油缸活塞的驻车制动机械传动零件即 可。故自70年代以来,浮钳盘式制动器逐 渐取代了定钳盘式制动器。

3.制动块磨损报警装置

? 许多盘式制动器上装有制动块摩擦片磨损报
警装置,它用来提醒驾驶员制动块上的摩擦 片需要更换。该装置传感器有声音的、电子 的和触觉的3种。

? 声音传感器式

系统在制动摩 擦块的背板上 装有一小弹簧 片,其端部到 制动盘的距离 刚好为摩擦片 的磨损极限, 当摩擦片磨损 到需更换时, 弹簧片与制动 盘接触发出刺 耳的尖叫声, 警告驾驶员需 要维修制动系 统。

? 电子传感器式在摩擦片内预埋了电路触点,
当衬片磨损到触点外露接触制动盘时,形成 电流回路接通仪表板上的警告灯,告知驾驶 员摩擦片需更换。 ? 触觉传感器式在制动盘表面有一传感器,摩 擦片也有一传感器。当摩擦片磨损到两个传 感器接触时,踏板产生脉动,警告驾驶员维 修制动系统。

4.盘式制动器的特点

? 盘式制动器与鼓式制动器相比,有以下优点: ? ①制动盘暴露在空气中,散热能力强。特别是 ? ? ?

?

采用通风式制动盘,空气可以流经内部,加强 散热; ②浸水后制动效能降低较少,而且只须经一两 次制动即可恢复正常; ③制动效能较稳定、平顺性好; ④制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小,不会象 制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而 导制动踏板行程过大。 ⑤结构简单,摩擦片安装更换容易,维修方便 。

? 盘式制动器的缺点: ? ①因制动时无助势作用,故要求管路液压
比鼓式制动器高,一般要用伺服装置和采 用较大直径的油缸; ? ②防污性能差,制动块摩擦面积小,磨损 较快; ? ③兼用于驻车制动时,需要加装的驻车制 动传动装置较鼓式制动器复杂,因而在后 轮上的应用受到限制。

? 目前,盘式制动器已广泛应用于轿车,但
除了在一些高性能轿车上用于全部车轮以 外,大都只用作前轮制动器,而与后轮的 鼓式制动器配合,以期汽车有较高的制动 时的方向稳定性。在货车上,盘式制动器 也有采用,但离普及还有相当距离。

第三节 液压制动传动装置

? 液压制动系是利用制动油液作为传力介质
,将驾驶员的踏板力经放大后传至车轮制 动器,再将油压转变为制动蹄张开的推力 ,使制动蹄产生制动作用。液压制动优点 是结构简单、制动柔和灵敏、制动稳定性 好、能适应多种制动器,目前用在中、小 型汽车上较多。其缺点是制动操纵较费力 ,制动力不很大,低温时制动液流动性差 ,高温易气化而产生气阻现象,使制动效 能下降。

一、单回路制动系

单腔制动主缸

二、双回路制动系

? 为了提高汽车行驶的安全性,现代汽
车的行车制动系都采用了双回路制动 系。目前采用双回路液压制动系的几 乎都是伺服制动系或动力制动系。但 是,在某些微型或轻型汽车上,为使 结构简单,仍采用双回路人力液压制 动系。

? 双回路是指利用彼此独立的双腔制动
主缸,通过两套独立管路,分别控制 两桥或三桥的车轮制动器,其特点是 若其中一套管路发生故障而失效时, 另一套管路仍能继续起制动作用,从 而提高了汽车制动的可靠性和行驶安 全性。 ? 双管路的布置方案应用较为广泛的有 一轴对一轴型(11)和交叉(X)型。

? 前后轴对角线方向
上的两个车轮共用 一套管路,在任一 管路失效时,剩余 总制动力都能保持 在正常值的50%, 且前后轴制动力分 配比值保持不变, 有利于提高制动稳 定性。这种布置形 式多用于发动机前 置,前轮驱动的轿 车上。

? 一个车桥一套
管路,这种布 置形式最为简 单,可与单轮 缸鼓式制动器 配合使用,其 缺点是当一套 管路失效时, 前后桥制动力 分配的比值被 破坏。这种布 置多用于发动 机前置,后轮 驱动汽车。

串列双腔制动主缸

? 对应于双回路制动系,制动主缸常用串列
双腔制式。目前国内轿车及大多数国外轿 车都采用等径制动主缸,即制动主缸前后 两腔的缸径相同,而某些国外轿车上装用 了异径制动主缸,即制动主缸前后两腔的 缸径不相等。

? 储液罐(图中未标出)中的油液经每一腔的空

心螺栓(其内腔形成储液室)和各自的旁通孔 、补偿孔流人主缸前、后腔。在主缸前、后工 作腔内产生的液压分别经各自的出油阀和各自 的管路传到前、后轮制动器的轮缸。 ? 不制动时,推杆球头端与活塞之间保留有一定 的间隙,以保证活塞在弹簧的作用下完全回复 到最右端位置,前、后两工作腔内的活塞头部 与皮碗正好位于前、后腔内各自的旁通孔和补 偿孔之间。制动时,为了消除推杆球头与活塞 之间的间隙所需的踏板行程,称为制动踏板自 由行程。

? 当踩下制动踏板时,踏板传动机构通过推杆
推动后腔(第一)活塞前移,到皮碗掩盖住 旁通孔后,此腔液压升高。在后腔液压和后 腔活塞复位弹簧力的作用下,推动前腔活塞 向前移动,前腔压力也随之升高。当继续下 踩制动踏板时,前、后腔的液压继续升高, 使前、后轮制动器制动。 ? 解除踏板力后,制动踏板机构、主缸前后腔 活塞和轮缸活塞,在各自的复位弹簧作用下 复位,管路中的制动液借其压力推开回油阀 门流回主缸。于是解除制动。

? 若与前腔连接的制动管路损坏漏油时,则在

踩下制动踏板时只有后腔中能建立液压,前 腔中无压力。此时在液压差作用下,前腔活 塞迅速前移到前缸活塞前端顶到主缸缸体上 。此后,后腔工作腔中液压方能升高到制动 所需的值。 ? 若与后腔连接的制动管路损坏漏油时,则在 踩下制动踏板时,起先只是后腔(第一)活 塞前移,而不能推动前腔(第二)活塞,因 后缸工作腔中不能建立液压。但在后缸活塞 直接顶触前缸活塞时,前缸活塞前移,使前 缸工作腔建立必要的液压而制动。

? 由上述可见,双回路液压制动系统中任
一回路失效时,主缸仍能工作,只是所 需踏板行程加大,将导致汽车的制动距 离增长,制动效能降低。

第四节 动力制动系

? 动力制动系中,用以进行制动的能是由空气
压缩机产生的气压能,或是由油泵产生的液 压能,而空气压缩机或油泵则由汽车发动机 驱动。所以,动力制动系是以汽车发动机为 惟一的制动初始能源的。但就制动系范围而 言,可认为制动能源是空气压缩机或油泵。 在动力制动系中,驾驶员的肌体仅作为控制 能源,而不是制动能源,其特点是制动操纵 省力、制动强度大、踏板行程小;但需要消 耗发动机的动力;制动粗暴而且结构比较复 杂。因此,一般在中型以上货车或客车上采 用。

? 动力制动系有气压制动系、气顶液制动系
和全液压动力制动系3种。 ? 气压制动系是发展最早的一种动力制动系, 其供能装置和传动装置全部是气压式的。其 控制装置大多数是由制动踏板机构和制动控 制阀等气压控制元件组成,也有的在踏板机 构和制动控制阀之间还串联有液压式操纵传 动装置。气顶液制动系的供能装置、控制装 置与气压制动系的相同,但其传动装置则包 括气压式和液压式两部分。全液压动力制动 系中除制动踏板机构以外,其供能、控制和 传动装置全是液压式。

一、气压制动回路

? 图示为东风EQ1090E型汽车双回路气压制
动系示意图。 ? 其中备有两个主储气筒,单缸空气压缩机 产生的压缩空气首先经过单向阀输人湿储 气筒进行油水分离,之后分成两个回路: 一个回路经过前制动主储气筒、并列双腔 制动阀的后腔而通向前制动气室;另一回 路是经过后制动主储气筒、双腔制动阀的 前腔和快放阀而通向后制动气室。当其中 一个回路发生故障失效时,另一回路仍能 继续工作,以维持汽车具有一定的制动能 力,从而提高了汽车的行驶安全性。

? 双腔制动阀通过制动踏板来操纵。不制动
时,前、后制动气室分别经制动阀和快放 阀与大气相通,而与来自储气罐的压缩空 气隔绝,因此所有车轮制动器均不制动。 当驾驶员踩下制动踏板时,制动阀首先切 断各制动气室与大气的通道,并接通与压 缩空气的通道,于是两个主储气罐便各自 独立地经制动阀向前、后制动气室供气, 促动前、后制动器产生制动。

? 装在制动阀至后制动气室之间的快放阀的
作用是,当松开制动踏板时,使后轮制动 气室放气线路和时间缩短,保证后轮制动 器迅速解除制动。前、后制动回路的储气 筒上都装有低压报警器,当储气筒中的气 压低于0. 35 MPa时,便接通装在驾驶室内 转向柱支架内侧的蜂鸣器的电路,使之发 出断续鸣叫声,以警告驾驶员,储气筒内 气压过低。

? 图中还有一条通向挂车制动回路的气路。
在不制动的情况下,前制动储气罐通过管 道向挂车储气罐充气。制动时,双腔制动 阀的前、后腔输出气压都通入梭阀8。由于 两腔输出的气压不可能一致,梭阀只让压 力较高腔的压缩空气输入挂车制动阀9,后 者输出的气压又控制装在挂车上的继动阀 ,使挂车产生制动。

二、气压制动主要部件

? 气压制动系统主要部件包含:空气压缩机
、调压阀、制动控制阀、制动气室。

1.空气压缩机

? 空气压缩机一般固定在发动机缸体的一侧
,多由发动机通过皮带或齿轮来驱动、有 的采用凸轮轴直接驱动。空气压缩机按缸 数可分为单缸(用于东风EQ1090E型汽车 )和双缸(用于解放CA1092型汽车)两种 ,其工作原理类似。 ? 下图为东风EQ1090E型汽车采用的单缸风 冷式空气压缩机。

2.调压阀

? 调压阀的作用是调节储气筒中压缩空气的压
力,使之保持在规定的压力范围内,同时使 空气压缩机能卸荷空转,减少发动机的功率 损失。 ? 调压阀在管路中的连接方式有两种,一种是 与空压机和储气筒并联,当空气压力到达规 定值,它使空压机的进气阀常开,卸荷空转 ,另一种是将调压阀串联在空压机和储气筒 之间,当系统内空气压力开到规定值时,它 将多余的空气直接排入大气。

3.制动控制阀

? 制动控制阀的作用是控制从储气筒充入制动
气室和挂车制动控制阀的压缩空气量,从而 控制制动气室中的工作气压,并有逐渐变化 的随动作用,即保证制动气室的气压与踏板 行程有一定的比例关系。 ? 制动控制阀结构型式很多,有单管路单腔式 、双管路双腔式(常见有串联活塞式和并联 膜片式) 或多管路多腔式。

? 图示为东风EQ1090E型汽车气压制动控制
阀。它由彼此独立的前腔制动阀和后腔制 动阀及两阀共用的平衡臂、平衡弹簧、拉 臂及上体等部分组成。独立的左腔室与后 桥储气筒和后桥控制管路连接;独立的右 腔室与前桥储气筒和前桥控制管路连接。 膜片组件的驱动形式是通过叉形拉臂推压 平衡弹簧、推杆、平衡臂同步地控制两腔 的膜片心管。平衡弹簧无预紧力,膜片制 成挠曲型。

? 前桥腔室中有滞后机构,两腔室制动时,有时

间差和气压差,且能调整大小,使得前后桥制 动能协调一致。滞后机构总成由推杆、密封柱 塞、可调的滞后弹簧、调整螺母等机件组成, 其壳体通过螺纹装于阀体下端的螺纹孔内,并 用密封圈密封,下端螺纹孔装有调整螺母,用 锁紧螺母锁紧。旋转调整螺母,可调整滞后弹 簧的预紧力。在滞后弹簧的张力作用下,经密 封柱塞使位于心管中心孔的推杆上端支撑着心 管,心管下端面与进气阀上端面保持1 .5mm 的排气间隙。后桥腔室的下部,也装有和前桥 腔室滞后机构相同的机件和相同的排气间隙, 只是少了推杆使其滞后机构不起作用。

4.制动气室

? 制动气室的作用是把储气筒经过控制阀送
来的压缩空气的压力转变为凸轮转动的机 械力。 ? 制动气室有活塞式和膜片式两种。解放 CA1091型汽车和东风EQ1090E型汽车都 采用膜片式制动气室。

三、气顶液式制动系
? 气压制动系作为一种动力制动系,比人力液压制动
系更容易满足在踏板力不过大而踏板行程又不过长 的条件下产生较大制动力的要求。但气压系统的工 作压力比液压系统的低得多,因而其部件的尺寸和 质量都比液压系统的相应部件大得多。例如,液压 轮缸可以装在制动器内直接作为制动蹄张开装置, 而尺寸很大的制动气室则只能装在制动器外,必须 通过制动调整臂和制动凸轮轴等一系列零件来张开 制动蹄,况且这些零件及其支撑座都很笨重而且属 于非簧载质量,有损于汽车行驶平顺性。其他气压 部件,如空压机和储气筒等也都比相应的油泵和储 能器等液压部件更大更重。因此,气压制动系只宜 用于中型以上,特别是重型的货车和客车。

? 此外,在踩下和放开制动踏板时,气压系
统中工作压力的建立和撤除,都比液压系统 缓慢得多。一般说来,气压制动系的工作滞 后时间约3倍于液压制动系。为了兼取气压 系统和液压系统二者之长,有些重型汽车采 用了气顶液式动力制动系。

? 在图示的双回路制动系中,供能装置和控

制装置都是气压式的,传动装置则是气压 一液压组合式的。气压能通过互相串联的 制动气室和液压主缸转换为液压能。这样 ,气压系统可以布置得尽量紧凑些,以缩 短管路长度和滞后时间。用液压轮缸作为 制动器促动装置大大减少了非簧载质量。 ? 使用气顶液制动系的汽车用来牵引挂车时 ,挂车可用气压制动,也可用液压制动。 此外,这种气压和液压系统兼备的汽车的 各个车桥的制动器有可能分别采用液压促 动和气压促动。


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