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轿车底盘的结构与工作原理


轿车底盘结构与工作原理

目录
Ⅰ.传动系与车轴 Ⅱ.悬架系统

Ⅲ.行驶系
Ⅳ.制动系 Ⅴ.转向系

轿车底盘结构与工作原理
底盘的组成
悬架系统 转向系统

行驶系统

制动系统
传动系统与车轴

轿车底

盘结构与工作原理
图例

轿车底盘结构与工作原理

传 动 与 车 轴

简介
传动方式 东风日产产品 传动轴 轮毂轴承

简介

动力传动系(Power Train)是指将发动机的动力传至 车轮使汽车行驶的传动机构.其中把变速器(不包括发动机) 以后的动力传动系称为传动系(DriveTrain)。 在悬架处于动态、车轮存在转速差等复杂的传动条件下 传动系应将动力准确地传给车轮。 当传动系的传动轴和传动齿轮产生松动,便发出杂 音.致使加减速不平顺、影响行车的感觉。 另外,传动机构承受传动力会产生很大的应力,必须制 作得坚固。但是,过于坚固或结构复杂,发动机的动力又会 遭受机械损失.使实际功率下降,而且车重也将增大。因此, 发动机应尽可能接近驱动轮比较合理。

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传动形式

汽車的傳動系統布置可以分為五類: 發動機前置后輪驅動(FR) 發動機前置前輪驅動(FF) 發動機中置后輪驅動(MR) 發動機后置后輪驅動(RR) 四輪驅動(4WD)

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FF

不需要在像FR方式在底板下穿过一根很长 的传动轴,仅此便可减轻重量,使驾驶室内宽 敞,可以说,在车身布置这种方式是十分合理 的 很多FF车都是横置发动机(即发动机曲轴 与车身呈横向设置)。这样可以有效的利用发 动机室内的空间.而且无需在动力传动系统 的中途扭转90度,动力传动效率好

FF车具有的另一个优点是,在行驶雪路或易滑路面 时,由于靠前轮牵拉车身,所以易于保证方向稳定性.

FF方式也有其弱点。在需要靠驱动力进行加速时前轮 负载变小,所以在关健的加速时的牵引力下降了.由 于FF车的重心处于前方,重量分配为前轮60%,后轮 40%,前轮的重量较大。有些人不喜欢汽车前部过重, 故将发动机纵置 FF是現代小、中型轎车普遍採用的布置方案

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FR

发动机装在驾驶室前方,由传动轴经过装在 后车轴上的差速器来驱动后轮.这是一种最传统 的方式。由于重量前后分散,重量分配接近于 理想,即前轮50%,后轮50%. 路面上起动或爬坡时,由于驱动 轮的负载增大,其牵引性能比FF 车好 驱动轮与发动机安装位置分开后,需 要一根很长的传动轴将它们连起。 1.增加了车重

2.影响了动力传动系统的效率。由于 发动机是纵置,所以变速器伸入驾驶 室内.再加上传动轴就更加缩小驾驶 室内的空间
FR车在雪路或易滑路面上进行启动加速 时.后轮推动车身,而产生摆尾现象,汽车 很不稳定. FR方式的基本操纵性处于中等水平.恒定环行中打开节 气门后,后轮的偏离角很大,往往出现转弯过小的现象。 由于打开节气门可控制行驶中的车身姿势,所以FR方式 很适用于突出运动型的汽车。 主要应用于大、中型车及运动车

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MR

与FR方式相同,发动机与驱动轮很接近,可以实现在最 短距离内驱动,所以无需传动轴,减轻车重。近似RR方 式
采用MR方式,便于对前后轮进行较为理想 的重量分配,发动机和变速器等很重的部件 皋中于车身的重心部位.

重量集中。在转弯时会产生减少车身平摆 方向(俯视车身以重心为中心旋转的动作方 向)的惯性力矩的效果。惯性力矩小,以汽 车重心为中心的旋向方向的动作加快,收敛 性良好。即转向盘操作灵敏,运动性好。

虽然MR方式具有行驶性能的的优点,但是轿车则很 少采用。难点在于: 1.发动机的放置不能保证车内和行李箱的充分空间.只 能安放两个座椅。

2.司机离发动机很近,很难进行发动机的隔音和绝热.
只有运动车,重视行驶性能忽略舒适性

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RR

它与MR方式不同,发动机装于后车轴

与FF方式形成鲜明的对比,它的重量 集中于汽车后部,发动机距驱动轮很 近,可在最短距离内驱动车轮,车身 重量轻室内宽敞,从这些方面来看, 它和FF车一样比较合理,驱动的后轮 车轴很重,起动加速时的牵引力良好, 可以利用打开节气门的方法主动地控 制车身的姿势,突出运动性。

1.转弯性能却存在一些问题。可以说这些问题是后轮驱动 车的通病。即当超过转弯极限时,就会发生转弯 过小的倾向.尤其是RR车转弯过小时、很难控制车身的姿 势。 2.从RR车安装发动机的位置来看发动机辅机类的布置很伤 脑筋。MR车也相同,散热器置于车身前部,需要很长的 冷却软管。本来前轮的负载(车轴重)很轻.不需要使用动 力转向,可是装备了液压式动力转向.需要很长的管路却 降低了效率 这种情况很不适合于现在的汽车,所以采用RR方式的汽车很少

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4WD
起源于军用车,它的特点是 向路面传递驱动力的能力强, 善于行驶坏路,爬坡能力好。 可分为转换4WD方式(主要针 对FR车)和非转换4WD方式. (主要针对FF车)

4WD是将驱动力分配给4个车轮, 因此驱动力的传递能力良好。故而 有越野性能和爬坡能力很强。 传动系统长,结构复杂。噪音大,车 辆重,驱动力传递效率差 主要用于吉普车或越野车。 無論上面的哪種布局,都可以採用四輪驅動,以前越野 車上應用的最多,但隨著限滑差速器技術的發展和應用, 四驅系統已能精確地調配扭矩在各輪之間分配,所以高 性能跑車出於提高操控性考慮也越來越多採用四輪驅動

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传动系的组成 离合器、变速箱、万向传动装置和具有减速器、差速器、半轴的驱动桥。越野汽 车和重型汽车多采用多桥驱动,在变速器后加装分动器,从分动器至各驱动桥各 装一套万向传动装置。 传动轴 传动轴的作用是把发动机的驱动扭矩传递给车轮

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轮毂轴承是汽车重要的行走机件。轮毂 轴承担负着降低底盘运转时的摩擦阻力,维 持汽车正常行驶的重任。

轮毂轴承以经过了 多次的设计变革,目前 已普遍采用第三代轮毂 轴承单元

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第一代
1.施加预紧简单又可靠。 2.安装方便。 3.不需要垫片。 4.不需要补给润滑脂。 5.结构紧凑。 6.内置高性能密封圈

第二代
1.施加预紧 更简单、更 可靠。 2.安装方便。 3.如系外圈 旋转,还可 安装传感器 转子。

第三代
1.可施加最佳预紧。 2.安装方便。 3.高刚度。 4.容易安装防抱死制动 系统(ABS)传感器。

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悬 架 系 统S u S P

悬架的基本作用 四轮定位介绍 悬架的基本类型 悬架的主要构件 东风日产产品 主动悬架介绍

悬架装置是在车轮上借助于弹簧使车身浮动的装 置.它是由很多弹性元件构成的可动装置。要求悬架装 置具有以下三个作用:
1.提供車輪作上下的運動,吸收來自路面的振動、衝擊和噪音 車輛的懸吊系統與輪胎共同負責支撐車體、緩和或隔絕來自路 面的振動、衝擊和噪音,提供乘客的舒適感。 2.傳遞驅動力、剎車力、及橫向力 懸吊系統將車輛與路面交互的各種力量確實傳到車體上,這些 力量包括加速時的驅動力、煞車時的剎車力,以及轉向時的橫 向力,並使輪胎與地面更最佳的接地性。 3.確保車輛運動性能 懸吊系統提供車輛最佳的運動狀況,適切的控制車輛的6個自 由度的運動,包括上下、左右、前後3個直線運動以及滾翻、俯 仰、搖擺3個旋轉運動。

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四輪定位 (Wheel Alignment) 所謂四輪定位是指車輛各個輪胎輪圈與車體之間的角度關 係,更良好正確的角度關係才能使車輛行駛時獲得準確而 安全的運動行為。 四輪定位的目的 1.保持車輛行駛的安全性及安定性 2.保持車輛的直行性及抓地力(Road-holding) 3.確保輪胎的壽命 定位角度(Alignment Angles)
外傾角(Camber) 此角度的形成是當由車輛的前 方觀看時,輪胎面與地面垂直 線間向內或向外傾斜的角度, 角度的測量皆是以度(° )為單 位,當輪胎向垂直線外部傾斜 時,外傾角為正(+)值,當輪胎 向垂直線內部傾斜時,外傾角 為負(-)值。如圖(1)所示之外傾 角為正的。 外傾角設計的目的主要是: A.減少軸承所受的力距, 延長軸承壽命。 B.減少擦地半徑(Scrub Radius),提升行駛穩定性, 並提供較輕的方向盤操作 力。

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后倾角(Caster)
此角度的形成是當由車輛的側方觀看時, 轉向軸與地面垂直線間向前或向後傾斜的 角度,此角度的測量及顯示皆是以度(° ) 為單位,當轉向軸向垂直線後方傾斜時, 後傾角為正(+)值;當輪軸向垂直線前方 傾斜時,後傾角為負(-)值。

車輛的後傾角都為正值,其原 理與腳踏車前輪或辦公椅滾輪 的原理相同,後傾角為正值的 設計,能使得輪胎保持良好的 直行性。但是過大的後傾角反 而會使得方向盤的轉向力變重。

總前束( Total Toe ) 個別前束(Individual Toe)
此角度的形成是從車輛上俯視時,同一車 軸的兩輪胎面所形成的夾角,總前束的量 測是以度( ° )為單位,但是也可以以英寸( “) 或毫米(mm) 為單位。當兩車輪面的直線在 車輛前端交叉時,稱為前束(Toe-In),而 當兩車輪面直線在車輛後端交叉時稱為前 展(Toe-Out)。 個別前束角是單獨一輪與車輛參考線之間 的夾角。 前束角的目的是為了抵消外傾角所造成車輪外滾的趨勢,保持輪胎在行駛中直行

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内倾角[大王銷傾斜角(K.P.I.)或轉向軸傾斜角(S.A.I]
從車輛的前方來看,更一 條通過轉向軸上、下轉動點的 大王銷軸(King Pin Axle), 當轉動方向盤時,車輪會旋繞 此旋轉軸轉動。大王銷軸與地 面垂直線的夾角,稱為大王銷 傾斜角(King Pin Inclination, 簡稱K.P.I) 或轉向軸傾斜角 (Steering Axis Inclination,簡 稱S.A.I),也更稱內傾角。大 王銷傾斜角的量測及顯示皆以 度為單位。 從車輛的前方來看,更一條通 過轉向軸上、下轉動點的旋轉 軸,當轉動方向盤時,車輪會 旋繞此旋轉軸轉動,此旋轉軸 稱為大王銷軸(King Pin Axle) 或轉向軸(Steering Axis)。

包容角(Included Angle, I.A.)

為大王銷傾斜角與外傾角的總合

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轉向前束角(Toe-out on turns)
車輛在轉向時,前輪前束 角的差值。量測時,以內 輪轉20o時內外輪的角度差 為轉向前束角。

一其他專更名詞 滾翻、俯仰、搖擺 為車輛運動力學的六個自由度 中的三個旋轉自由度。

輪胎橫移(Scuff) 車輪上下運動時,輪胎接地 點的左右移動量。

擦地半徑(Scrub Radius) 如下圖所示,從車前來看,大王銷軸延伸至地 面的點與輪胎中心線接地點的距離稱為擦地半 徑。由於雙A臂懸吊與支柱式的大王銷軸定義 不同, (圖 10)所示之上圖為雙A臂懸吊的擦地 半徑;下圖為支柱式懸吊的擦地半徑。

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非独立式悬挂:

将非独立悬挂的车轮装在一根整体车轴 的两端,这样当一边车轮运转跳动时, 就会影响另一侧车轮也作出相应的跳动, 使整个车身振动或倾斜。采取这种悬挂 系统的汽车一般平稳性和舒适性较差, 但由于其构造较简单,承载力大,该悬 挂多用于载重汽车、普通客车和一些其 他特种车辆上。

独立式悬挂

独立悬挂的车轴分成两段,每只车轮用 螺旋弹簧独立地安装在车架下面,这样 当一边车轮发生跳动时,另一边车轮不 受波及,车身的震动大为减少,汽车舒 适性也得以很大的提升,尤其在高速路 面行驶时,它还可提高汽车的行驶稳定 性。不过,这种悬挂构造较复杂,承载 力小,还会连带使汽车的驱动系统、转 向系统变得复杂起来。目前大多数轿车 的前后悬挂都采用了独立悬挂的形式, 并已成为一种发展趋势。

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麥花臣支柱式 (MacPherson Strut) 多連桿 (Multi-link) 扭樑式 (Torsion Beam) 牽引臂 (Leading Arm) 雙A臂 (Double Wishbone) 全拖曳臂 (Full-trailing Arm) 半拖曳臂 (Semi-trailing Arm) 剛性車軸式 (Rigid Axle)

由於懸吊系統種類繁多,以下僅針對部份常用之懸吊作說明
柱式懸吊構造簡單、重量輕,不占 空間,上下行程較大,為現在轎車 前懸吊系統的主流。此種懸吊車輪 上下運動時雖然在下三角臂的運動 會使車輪更些微的橫滑而造成輪距 的變化,但是由於大王銷軸的兩個 端點距離長,外傾角與後傾角幾乎 無變化。但是在過彎時由於車輪會 稍微外傾而造成轉向不足的現象。 支柱式懸吊的避震器由於本身擔任 連桿的作用,所以會受到彎曲力, 對避震器的伸縮運動及耐久性不好, 故彈簧的擺置要更個角度的偏斜, 以抵銷避震器受到的彎曲力。

麥花臣支柱式/ 麦弗逊

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由上下兩支三角型支臂所構成的, 此三角型支臂形狀類似A字母,故 稱為雙A臂。更些設計會在下支臂 追加縱向拉桿(Tension Rod)。舊型 的轎車曾大量的使用這種懸吊,現 在多為中型以上的轎車及跑車所採 用。與支柱式比較起來,雙A臂式 懸吊構造比較複雜,重量與成本都 比較高。而且比較佔車內空間, 這種懸吊的車輪由於上下運動時始終 保持垂直狀態,所以輪胎與路面可保 持很好的接地性。但是此平行四邊的 構造,在車輪上下運動時容易造成輪 胎的橫向移動而摩耗輪胎。因此大多 採用不等長的上下連桿(上連桿短, 下連桿長)可避免輪胎的橫向移動, 而且外傾角變化也幾乎很少。 雙A臂式懸吊設計的自由度相當高

雙A臂式懸吊

雙A臂式與支柱式懸吊的空間比較

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多連桿懸吊其實為雙A臂懸吊衍生的獨立 懸吊系統,兩者之間並無明確之定義,主 要差異是多連桿懸吊系統將上下A臂作變 化或分割為數支連桿,提供了更高的設計 自由度。 由於多連桿懸吊的連桿更較高的設計自由 度,比起雙A臂懸吊,多連桿懸吊的連桿 長與擦地半徑可各別設計

多連桿懸吊系統

剛性車軸式

這類剛性車軸式的後懸吊屬於一體式懸吊,左右輪 無法上下獨立運動。剛性車軸式後懸吊依構造的不 同更葉片彈簧形式、多連桿圈狀彈簧形式等不同的 變異形式。 優點: 車輪上下運動或過彎時,輪胎能隨時與地面保持垂 直,確保行駛的穩定性。 構造簡單,成本低。 不會佔據車內空間。 缺點: 彈簧下質量較大,左右輪運動互相影響,乘適性不 佳。 設計自由度小,調校的空間十分少。

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這種懸吊乘適性、操安性均可以更很優 異表現,設計上的自由度也很高,其差 速器、傳動軸(Propeller Shaft)因無 上下運動,車輛底盤可以較低。但是由 於構造複雜、成本較高,目前車型很少 被採用。 其構造如圖所示,左右各更一支懸臂 (Trailing Arm),前端以橡膠軸襯固定在 懸吊副樑上,左右懸臂的軸襯轉軸係成 一個角度前傾,後端為車軸的構造,用 來固定輪胎、鋼圈等。

半拖曳臂式

全拖曳臂式

與半拖曳臂不同的,全拖曳臂的轉軸 線與車體成直角,車輪上下運動時, 無外傾角變化,輪距也無變化,乘適 性優異。但是由於後傾角的變化很大, 行駛的路感容易受到路面的影響,而 且緊急剎車時,車頭前沉(Dive)的情 況嚴重。 目前很少車型在使用。

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其構造簡單、比任何型式懸吊 都節省空間為其最大特色。 其基本構造為左右各更一支拖 曳臂(Trailing Arm),拖曳臂之 間再以扭樑(Torsion Beam)連接。 扭樑配置的前後位置可大概區分 為2種型式,第一種是扭樑位於輪 胎中心者,第二種是扭樑位於較 前方位置者。第一種的設計在 Audi車上大量被使用,第二種則 在褔斯、雷諾等歐洲車上被大量 使用。 扭樑式懸吊與支柱式及雙A臂 懸吊比較起來,節點較少,因此 車輪上下運動時的阻力較小,易 獲得較優異之乘適性的表現,且 輪胎隨時能保持與路面垂直,獲 得最佳抓地力。

扭樑式懸吊

扭樑位於輪胎中心

扭樑位於前方

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简单说来,汽车悬挂包括弹性元件、减振器和传力装置等 三部分,分别起缓冲、减振和受力传递的作用 。其基本

构件包括连接车轮与车身的控制臂及连杆、弹簧、 减振器及稳定杆等。

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控制臂 及连杆 类
这些部件均为连接车轮与车身的支承件,相当于悬架装置的骨架,在车轮 与车身连接的部位压入橡胶衬套,使车身呈现半浮动状态。控制臂和连杆的安装 部位即成为悬架上下运动的轴. 悬架上下运动时.橡胶衬套部分便发生扭曲,控制臂做上下运动,同时衬套 吸收了一部分车轮的振动和外力干扰起到缓冲作用。

控制臂和连杆承受着一部分车重,还必须承受汽车行驶中车轮所受到的外 力干扰(除上下方向的力外,还有转弯中的横向力、制动加速时产生的前后方 向的力),所以,一般都采用钢铸件或锻件,以及钢板冲压件.制作得十分牢 固。现在也有采用铝锻件

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控制臂及 连杆类

支撑杆, 定位杆

控制臂和连杆类在悬架系中作上下运动,而且还必须承受加速和制动时 稳定杆 的前后方向的力。如果加大控制臂支点的跨度,可提高前后方向的刚 性.但即使这样刚性仍然不足时,需要增加支杆或控制臂 它具有减 少转弯时车身侧 倾的作用,主要 用于前轮,有时 也用于后轮。稳 定杆是]形翅力秆 的一种.中央部 位利用橡胶衬套 安装在车身上, 两端因定于悬架 控制臂上. 汽车转弯车 身侧倾时.悬架 由于离心力使外 轮稳定杆压 沉.由于内轮侧 被拉长,稳定杆 发生扭曲.因为 稳定杆是起弹簧 的作用,所以会 产生恢复力,这 个力便是抬起外 侧轮的力.使车 身保持平衡。

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控制臂及 连杆类
球头节短轴的根部为球面,埋入 轮毂,该球面部分即相当于一个 圆滑的球面轴承,球头节触可以 自由地向前后左右倾倒或旋转

球头节
球头节经常被用于与悬架有关的零部件 连接部位.比如前悬架的转向节就必须 上下动作和旋转.球头节就适用于这种 三坐标运动的连接部位.可避免结合部 件之间安装饭置发生冲突,使恳架系柔 顺地工作。

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悬架弹簧
減緩或吸收因來自路面的 起伏所造成的車體上下運 動,並確保車輛維持適當 的姿勢(高度)

螺旋弹簧

钢板弹簧

扭杆弹簧

气体弹簧

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即一根钢丝卷成螺旋状的弹簧,是现在轿车上使用最多的弹簧。 螺旋弹簧可以采用钢丝直径不等的弹簧,还可采用不等螺距的弹簧.这些弹簧刚度 是可变的,弹簧常数随着负载加大而增高.可同时保证乘坐舒适和足够的刚度。

螺旋弹簧

普通的螺旋弹簧,其负载与挠曲量是成正比的。 为改进汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性,需要弹 簧在负载小时动作柔软.而当负载大时具有很强 的承受力。 因此.可以采用钢丝直径不等的弹簧,还可采 用不等螺距的弹簧。这些弹簧刚度是可变的,弹 簧常数随着负载加大而增高.可同时保证乘坐舒 适和足够的刚度。 在撑杆式悬架中、前轮采用的螺旋弹簧偏离威 振器的中心.这佯可以克服撑杆式悬架的缺点, 即减少向减振器施加的横向力。 使螺旋弹簧偏心,弹簧张力接近于设想的转向 主销的轴(连接减振路上侧旋转中心与下控制臂 球头节中心的线)。以此来减小减振器工作时的 摩擦,使动作平滑

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减振器
减振器作为悬架的可动部分安装于弹簧与车身之间, 悬架中的弹簧具有吸收路面冲击的能力。弹黄受路面冲 击挠曲变形后出现振摆恢复过程,所以振动并不能立即 停止。减振器就是对悬架的上下运动施加适当的阻力, 使振动减轻,吸收一部分路面的冲击

■工作原理
产生阻尼力的方法很多,轿车采用缩小油路的方式。减 振器广泛采用液力减振器。当车桥与车架有相对运动时, 压缩行程是两者间距离变小,伸张行程是两者间距离变 大,于是减振器内的油液在活塞的上下腔间流动。油液 流动通过阀或小孔时,由于节流产生阻尼力,从而实现 减振作用。

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减振器的结构是带有活塞的活塞扦 插入筒内,在筒中充满油。活塞上有节 流孔,活塞杆伸缩时油通过节流孔。减 振器做伸缩运动,活塞在油中移动,具 有粘性的油通过节流孔产生阻力. 这种力式是利用活塞的动作速度来改 变阻尼力。即减振器若缓慢动作,阻尼 力小,若快速动作就会发生很大的阻尼 力.从机械原理上讲,节流孔越大,阻 尼力越小,而油粘度越大,阻尼力越 大. ■阻尼力的作用 产生阻尼力的方法有两种,单作用式是只在减振器的 伸张行程时产生阻尼力,而双作用式在减振器的伸张和 压缩行程都产生阻尼力。轿车一般都采用双作用筒式减 振器,压缩行程的阻尼力比伸张行程弱。 如果节流孔的大小一定,当减振器工作速度快时,阻 尼力就会过大而影响冲击的吸收。因此,在节流孔的出 口处设置一个圆盘状的板簧阀门,靠不同的压力使板簧 挠曲. 达到一定液压后,板簧阀发生挠曲,扩大了油通过的 面积(即加大节流孔),可以调节使阻尼力不会过大。

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■加压型减振器 筒中虽充满了油.实际上筒内还设有气室部分。当减振器做压缩行程时,活塞杆进 入筒内,必然会减少筒内的容积,所以在筒内封入气体,以吸收连杆伸张时产生的 容积变化. 但减振器伸张时.混入油中的气体通过节流孔,引起阻尼力不稳定. 为了防止这一现象,在气室内充入低压氮气,对油施加压力以减少气泡的产 生.这种方式是乳化方式.即使这样,减振器激烈运动时,气体仍会混入油中,所 以还可以采用浮动活塞油气分离式,利用浮动活塞将油室和气室分隔开向油施加压 力.

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减振器的结构
双筒式减振器做伸张 行程时,油从活塞上侧的 油室向下侧油室流动。这 时,活塞的阀门关闭,油 通过节流孔发生阻尼力。 当活塞杆拉出简外时, 相当于活塞杆体积的油通 过内简下部打开的阀门从 外筒流入(此时不发生阻尼 力)。 减振器做压缩行程时, 油从活塞下侧的袖室向上 侧的油室流动.这时活塞 的阀门微微打开使油流过, 此时仍不产生阻尼力. 活塞杆进入油室,相当 于活塞杆体积的油从内筒 下部向外简流出,这时内 筒下部的阀门关闭使通路 变小,在压缩行程时产生 阻尼力。 双筒式的外筒侧气室 与活塞工作的内筒是隔开 的,减振器动作缴烈也不 会使气体混入油内,只是 散热性不如单简式.

从结构上 可分为双 筒式和单 筒式

双筒 式减 振器

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单筒式减振器的结构简单, 活塞工作的油室内设有气室。 采用这种结构,当活塞工作油 受到搅拌时,就会混入气 体.混有气体的油通过节流孔 后便得不到预期的阻尼力。 因此,研制出对气室加压 使气泡不容易混入油中的加压 型减振器,并在所有的汽车上 普及开来。

单筒式 减振器

轿车底盘结构与工作原理 主動式阻尼懸吊(Active Damper Suspension)簡介
主動式阻尼懸吊(ADS)是一種依車輛 走行狀態,對四輪避震器的阻尼大 小做即時(real time) 連續控制的系統 普通的懸吊使路面的入力容易 傳到車體而使車體隨路面起伏不 斷晃動(如圖中細的實線軌跡);主 動式阻尼懸吊則能使車體儘量保 持水平(如虛線之軌跡) 。使地面 起伏對車體晃動的影響減少到最 小,讓車體儘量保持平穩運動。 此外當車輛遇到凹凸坑洞時,即 時(real time) 變小的減衰力可大大 降低路面的衝擊感傳到車上,改 善乘適性,減少成員之疲勞感。

控制邏輯圖
上下加速度 sensor 阻尼調整作動器(右前) 阻尼調整作動器(左前) 控制單元 (Control Unit)

方向盤轉向角 sensor

車速 sensor

阻尼調整作動器(右後)

煞車 sensor

阻尼調整作動器(左後)

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構成圖

利用頂端之作動器帶動 避震器心軸內之控制棒旋 轉(總角度70o,140個控 制角度)來調整通過油量 的變化,進而控制了阻尼 的大小

控制棒

零件構成 1.控制零件 SENSOR: 上下加速度 sensor(2前1後共3個) 方向盤轉向角 sensor 車速 sensor 煞車 sensor 控制單元(Control Unit):含CPU、I/O元件、作動器驅動迴路 作動器(Actuator):或稱步進馬達,每1支避震器頂端更1個,共4個 2.避震器(Shock Absorber)

轿车底盘结构与工作原理
这种传感器检测行驶状况,由计算机计算出最佳的阻尼力,使减振器上的阻尼力调整机构自动 工作。不仅可以把阻尼力调整为自己喜欢的强度,而且还可设定各种控制方式来调节左右轮减振器 的强度,以减少转弯时车身的倾斜度。此外还可控制前后减振器的强度,以减少加减速时的前后颠 簸。

主動式阻尼懸吊(ADS)的特點 對車輛性能而言: 車體上下振動小、收斂性佳。 因上下方向荷重變化少,使輪胎接地性好、車輛運動安定性提高。 車輛側傾變化變小。 車道變換後的收斂性好。 輪胎對地之『外傾角』變化小,因此能保持應更的性能。 減少煞車時的車頭下沉(Dive)及起動時的車尾下沉(Scut)現象。 對乘座人員而言: 行駛不良路面仍更很好的舒適感。 長時間駕駛不易疲勞。 行駛中駕駛者的視線變化少,行車比較安全。 加速及煞車感到較順。 夜間行駛時,車外光點變化較少,能提高視覺確認性及安全性。 因車體側傾小,身體及頭部的搖晃變少

轿车底盘结构与工作原理
简介

行 驶 系

简介 汽车行驶系是指轮胎和车轮,按汽车的性能分类,轮胎 和车轮一般属于传动系或车轮部分。轮胎和车轮对于汽车的使用 者来说是最直观的,并且是重要的安全部件。 轮胎处于车身与路面之间,在承受车重和路面冲击的苛刻条 件下将加速、转弯及制动(司机的意志)最终传给路面。

轮胎 轮辋 东风日产产品

R u n

轿车底盘结构与工作原理

轿车底盘结构与工作原理
轮胎的作用

轮胎是执行完成汽车的行驶、转弯及停止这些基本运动性能的重要部件。
?支撐----支撐車輛重量。 ?傳動----將引擎之動能傳達至路面,使車輛前進、後退,並且能夠將刹車之能力傳達至 路面,使 車輛停止。 ?轉彎----能夠自由地控制車輛的行進方向。 ?緩衝----利用輪胎內充填之空氣,能夠减缓路面给予的衝擊力,同時提高舒適性。

轮胎的分类
按组成分类 更內胎輪胎TT (TUBE TYPE) 在胎内有完整的内胎。充装压缩空气 (对于载重轮胎一般还需要垫带配套 来保护内胎不受轮辋磨损),具有一 定缓冲作用。 *缺点:轮胎较重;散热性能差;在 使用中内胎一旦被刺扎有爆破危险。 按用途分类 PC(Passenger Car Tire) 轿车轮胎 TB(Truck & Bus Tire) 卡车及大客车轮胎 AG(Agricultureal Tire) 农用车轮胎 MC(Motor Cycle Tire) 摩托车轮胎 LT( Ligth Truck Tire) 轻型卡车轮胎 OTR(Off The Road Tire) 工程车轮胎 ID(Industrial Tire) 工业用车轮胎 AC(Air Craft Tire) 飞机轮胎 斜交层轮胎: 胎体帘线间以交叉形式排 列,且胎体帘线排列方向 与胎面中心线成小于90度 夹角。 按結構分类 优点:胎体坚固,负荷变 形小;从一般用户来看, 斜线轮胎噪音小,外胎面 柔软,在低速行驶时乘坐 舒适性好.价格也较子午 线轮胎便宜。 缺点:原材料消耗多,磨 损大,滚动阻力大,行驶 温度高,缓冲性能欠佳。 子午线轮胎: 胎体帘线排列方向与轮胎 胎面中心线方向成90度角 或接近90度夹角。像地球 子午线的排列形式。 优点:滚动阻力小,节省 燃料;耐磨耗、行驶里程 高;升热低,适于长时间 行驶;乘坐舒适;附着力 大;耐刺扎等。目前轿车 用轮胎几乎都是子午线轮 胎 缺点:外胎面刚性大,不 容易接受地面冲击。胎侧 柔软,被刺伤后伤痕易扩 大。

無內胎輪胎TL 在轮胎内面有一层很薄的橡胶层(气 (TUBELESS) 密衬层) *能高速行驶;它的帘布层数少,负 荷能力较小,胎体和胎面都较柔软; 刺穿后不会急剧泄气,安全性好。另 外轮胎破裂的修理可从外部紧急处理

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轮胎的结构

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相当于子午线轮胎基本骨架的胎体帘线排 列成辐射状.所以胎侧部分比较柔软。另外利 用外胎面内侧的束带来提高外胎面的刚性。 由于子午线轮胎具有上述两个特性,所以 在汽车转弯时触地面的变形小,外胎面触地均 一(斜线轮胎的胎体被拉往横向.会出现触地 宽度减小的倾向)。无论是在干路面上,还是 在湿路面上、其运动性能都比斜线轮胎好。 由于外胎面的刚性大,在高速行驶时也不 容易发生驻坡<轮胎高速转动的沿圆周形成的 驻波)现象,滚动阻力小可节省油耗,这些项 目都超过斜线轮胎.
综合性能子午线轮胎要强于斜线胎.汽 车厂家都是以装用于午线轮胎为前提研制 新车的。斜线轮胎基本被淘汰,只为特殊 专用车生产,

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耐隆環帶 Nylon 鋼絲環 帶 Steel Belt 胎面膠 Tread Rubber 胎面部 Tread

胎肩部 Shoulder 胎邊部 Sidewall 胎唇 部 Bead

三角膠 Bead Filler

防擦 布 Chaf er

內面膠 Inner Liner 胎唇鋼 絲 Bead Wire 簾布層 Polyeste r

胎邊膠 Sidewall Rubber

1.胎面部(Tread) 這是輪胎與地面直接接觸的部位;因道路狀況的不同以及不同需求 選定不同形狀的花紋;它具有保護胎體的作用,也是輪胎被使用最多 損耗最大的部位;它可以提供驅動、牽引、制動、排水防滑、減振、 轉向等功能。胎面包含了中央部位及胎肩部位。

4.胎唇部(Bead) 輪胎外緣與輪圈接觸的部位,負責將輪胎固定於輪圈上,內置高張 力的集束鋼絲,緊密的扣住輪圈。

2.胎邊部(Side Wall) 這一部位雖未與地面接觸,但卻具有吸收路面衝擊力及振動的功能 而輪胎的尺寸、型號和製造廠的名稱等,均標示在這一部位。

5.內面部(Inner Liner) 免用內胎之輪胎,內部設有一層氣密膠,可以防止高壓空氣的洩漏 ,而且輪胎上若有小破洞時,仍然可以將洩漏降至最低。

3.胎體(Carcass) 這是輪胎的主要骨架,是用來承受輪胎的荷重壓力、內部的空氣壓 力及橫的剪力等,其主要是由多層的簾布(人造纖維+膠料)或鋼絲 組合而成。

6.環帶層(Belt) 這是輻射層輪胎特有的結構,它介於胎面與胎體間,緊緊的扣住胎 體,具有高張力,其作用在於補強胎面的強度,並緩和路面的衝擊力 。

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輪 胎 標 示 文 字 之 意 義
1. E4 024734 ?E4:歐洲經濟共同市場荷蘭(型式)認證之E-MARK標誌。 ?024734:該輪胎之證書號碼。 2.DOT UYZT ABC 3402 ?DOT:Department of Transportation(美國交通部認證標誌)。 ?UY:輪胎製造廠經DOT認可後所賦予之代號(正新大村廠為UY)。 ?ZT:為205/65 R15此標稱尺度之代號。 ?ABC:表廠商之輪胎構造、配方及製程代號。 ?3403:前二碼”34”為生產週期(01~52/年),後二碼”03”為生產年份(2003年)。 3、MAX LOAD 670KG(1477LBS) 轮胎的最大荷重。 4、AT MAX PRESS 250KPA(36PSA)COLD 冷胎时最大充气量。 5、TREAD:2 POLYESTER + 2 STEEL + 1 NYLON SIDEWALL:2 POLYESTER 表示轮胎结构。 6、胎唇“MA-P1” 下面“02” 表示模具编号。

總寬 斷高

外徑

內徑

優越的操控安定性

極佳的乘坐舒適性
優異的行駛靜肅性

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輪胎標 示文字 之意義
7.TREADWEAR 480 TRACTION A TEMPERATURE A ?TREADWEAR:磨耗性,為輪胎之磨耗壽命等級,100約為10000公里,480表該輪胎之磨 耗能力約為48000公里,標示的數字越高磨耗的壽命越長。 ?TRACTION:抓地性,為煞車性能的等級,表示與參考輪胎所測試之抓地係數換算其相 對抓地性,區分為AA、A、B、C四個等級,AA級性能最佳。 ?TEMPERATURE:輪胎的耐熱性(高速耐久性),依規定之測試方法及步驟,在室內之 鋼輪上走行至破壞之速度,可區分為A、B、C三個等級,A級的性能最佳。 8. 中國強制認證(CHINA COMPULSORY CERTIFICATION),英文縮寫CCC , 由中國國家認證認可監督管理委員會審核後,依「強制性產品認證標誌管理辦法」製作, 右側之英文字為產品所獲得的認證種類標註(S代表安全認證)。於中國地區銷售的輪胎都 需經3C認證合格,並於輪胎上標示該MARK。

輪胎與气壓 胎壓過高 胎壓適當 胎壓不足

1.輪胎斷面形狀 彎曲小 彎曲正常

彎曲大

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W

H

扁平比=H/W W=輪胎的斷面寬度 H=輪胎的斷面高度 扁平率=扁平比 × 100%

轮胎实现了低扁平率,就提高了汽车的运动性能

. 215/70 R15 C 109/107 L 10PR
廉纱层级强度 速度代号 复轮时负重指示 使用条件 单轮时负重指示 用途(C:商务车) RIM外径(轮胎内径)单位英寸(INCH) 轮胎构造(R表RADIAL) 尺寸构造 扁平比(%) 断面宽度单位公厘(MM)

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速度標示 Speed symbol 速度Speed (km/h)

F 80

G 90

J 100

K 110

L 120

M 130

N 140

P 150

Q 160

R 170

S 180

T 190

U 200

H 210

V 240

W 270

Y 300

指數 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

載重 (kg) 250 257 265 272 280 290 300 307 315 325

指數 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79

載重 (kg) 335 345 355 365 375 387 400 412 425 437

指數 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89

載重 (kg) 450 462 475 487 500 515 530 545 560 580

指數 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

載重 (kg) 600 615 630 650 670 690 710 730 750 775

指數 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

載重 (kg) 800 825 850 875 900 925 950 975 1000 1030

指數 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119

載重 (kg) 1060 1090 1120 1150 1180 1215 1250 1285 1320 1360

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種類 花紋形狀 特性 ○走行抵抗力小。 ○直行安定性,操安性佳。 ○舒適性佳。 ○噪音小。 △驅動及制動力較橫花紋差。 用途 良路、高速路用。 適用於轎車、客車、卡車及輕卡車 的前輪。

輪胎花紋
直 條 型 花 紋

橫 溝 型 花 紋

○驅動力、制動力大。 ○牽引力大,適合惡路走行。 ○耐切割性良好。 △走行抵抗力大。 △橫向抵抗力小,易橫滑。 △易生異常磨耗。 △噪音大。

非正式路面用(產業道路) 。 適用於卡車及較大型之輕卡車或客 車之後輪。其他如產業用車、建設 用車多用此種花紋。

直橫 交錯 型花 紋

○各特性介於直溝型及橫溝型花 紋之間。 △橫花紋部份易生異常磨耗。

山間良路及非正式路面兼用。 適用於卡客車及輕卡車。

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種類 花紋形狀 特性 用途

塊 狀 型 花 紋

○驅動力、制動力強。 △耐磨性差,壽命短,走行抵 抗力大。 △易生異常磨耗。

雪地及泥濘道路用。 適用於轎車之輻射層輪胎及產業用車、 建設用車之輪胎。

方 向 性 花 紋

○直線性佳。 ○滾動阻抗低,加速性佳。 ○排水性能好,濕地操控性能 佳。 △費用較高。 △裝胎時須注意方向性。 △易生異常磨耗。

良路、高速路用。 適用於一般轎車之輻射層輪胎及高速客 車之全鋼絲始。

非 對 稱 型 花 紋

○側向轉彎穩定性佳。 ○排水性能好,濕地操控性能 佳。 △費用較高。 △裝胎時須注意內、外側方向 (INSIDE、OUTSIDE)。

良路、高速路用。 適用於一般轎車之輻射層輪胎及高速客 車之全鋼絲始。

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胎面磨耗指示標記

磨耗至溝紋間斷, 表示該輪胎之操控性安全 性皆已喪失,使用壽命結 束,必須即時更換。

全圓周溝底有6處以上局部隆起1.6mm之高點。

用”△”圖案來表示磨耗指標之設置位置。

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概述
现代的车轮是安全行驶的重要部件之一.在使用中, 它承受车置、转弯中的横向载荷、驱动力和制动扭矩等. 车轮不仅是构成轮胎形状的骨架,也是将轮胎与车轴连 接起来的旋转部件,所以要求它的尺寸精度高和质量误差 小。

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●车轮的材质
车轮材料除需要具有刚性和弹性外, 还必须具有良好的耐疲劳性能。若采 用受强冲击会产生破裂或受交变应力 而引起裂纹的材料是很危险的。 另外,为了减轻悬架弹簧下的重量 (改善乘坐舒适性和轮胎对路面的跟踪 性),要求车轮的重量要轻.为使制动 热量扩散到空气中.还要求车轮具有 良好的导热性能. 钢板、铝合金、镁合金等都可作 为车 轮的材料,能够符合上述特性要求。

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●车轮的结构
车轮分为镶入轮胎的轮钢及安装在车轴上的轮盘。有的车轮采用轮 辋和轮盘组装起来的组合式结构,有的则采用利用铸造成锻造使车轮 形成一体的整体式结构。 组合式结构主要用于钢制车轮,很早以前采用铆接方法,现在采用 适用于大量生产的焊接组装方法. 整体式结构大多用于铝台金等轻合金制车轮,主要采用铸造成型方 法.有时也采用锻造成型法

●轮辐的结构
为了使轮辋准确地保证轮胎的形状,根据汽车的用途采用多种形状的 轮辋.轿车采用宽深型(用(WDC符号表示)轮辋。 轮辋底深便于拆装轮胎。但是轮辋内侧部分的直径变小,就会出 现大直径轮辋拆装困难的情况.所以不能随便加深轮辋. 轮辋底部的折弯处全周设有台肩,这是为了在轮胎气压低的状态下 承受很强的转孪力,或轮胎爆破时防止轮胎外缘从轮辋脱落下来。

A-深槽轮辋 B-平底轮辋 C-对开式轮辋

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●车轮的主要种类及特征
钢制车轮 作为新车的标准装备车轮.采用最多的就 是钢制车轮。其原因是可以大批量生产、且 价格低廉,重量及散热性能方面不及铝削车 轮好,从而从冲压及辊轧等生产工艺特性来 看,它的造型受到很大限制,很难实现新颖 的造型。 但是,虽说重量及散热性能不及铝制车轮, 在实际应用中完全没有问题.若再加上塑料 制轮罩.不仅美化造型,还能降低成本。 铝制车轮 铝轻合金的铸造车轮比钢制车轮的散 热性好,而且重量轻.造型上的限制少, 所川很多造型新颖的车轮十分受人们的欢 迎。 这种车轮可用作新车的高级标准装备 车轮,可以任意选装。而且,市场上销售 的铝制车轮还可用作更换车轮,可从众多 的种类中选购。 但是,铝例车轮过于注重造型.有时 在重量及强度的平衡上出现问题,故诸注 意。

铸造,锻造 冲压、辊扎, 焊接

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●轮辋规格
轮辆是安装车轮外周轮胎的部分。轮辋规格若与轮胎不符,就会使轮胎变形,影响轮胎 的性能。也就是说,轮胎与轮辋是有着密切的关系

●车轮规格
虽与轮辋规格的表承方法相同,但并非所有车种都有互换性。轮辆规格只 表示轮胎与轮胎的匹配,而不明确是否与车身匹配,这点请注意。

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车轮是用4~5根螺栓安装在 车身侧的轮毂上。各厂家的车轮 安装孔位置不同,安装孔的位置 称作PCD〔节园直径),用毫米 表示。当然.螺栓孔数和节圆直 径与轮毂不一致,就无法安装。

关于车轮的另一个重要规格是偏心距。车轮偏心距足 轮毂中心与车轮安装面的尺寸,这是选择车轮的重要尺 寸。 装用偏心距不同的车轮后,轮胎的触地中心偏移.影 响汽车的操纵性.如果是轮胎与车身零部件司隙小的汽 车.在转向盘转向度大时,有时轮胎会碰到车 身。 必须装用符合原车轮偏心距的车轮。

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制 动 系

简介 制动系统的原理 盘式制动装置 鼓式制动装置 操作力的传递方式 ABS及VDC等

制动是指固定在与车轮共同旋转的制动鼓或制动盘 上的摩擦材料(摩擦衬片、摩擦衬块)承受外压力,产生摩 擦作用使汽车减速。

B r a k e

东风日产产品形式

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★可靠性

制动系统的原理

制动装置是关键的安全机构,其设计应保 证在汽车发生故障时也不会完全丧失制动性能。 例如,液压制动采用双管路系统。这是考虑到 当一个管路系统发生故障后。另一个管路系统 仍可发挥出最低限度的制动效果

★稳定性 ■对制动系 统的性能要 求
制动系统需要具有在苛刻的使用条件下(如连 续制动时)也能得到稳定的制动力的性能。 制动装置的摩擦面在被水淋湿时,仍需具有 制动力不会明显下降,且尽快恢复制动力的性 能。

★操作力的传递性能(响应特性)
在操作制动装置时,达到真正制动应无时间 滞后(动作滞后),并具有良好的传递刚性。为 满足这些要求,现在轿车都采用液压制动。

★制动感
现代汽车的制动感越来越受到人们的重视。 以前,汽车制动很粗暴。由于现代技术的应用 (ABS。VDC。ESP等),目前汽车制动感则 很好。

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■制动系统结构简图
⑤ Wheel Sensor ② ④



★行车制动 踩下制动踏板后,经制动踏板及真空助力 器的放大作用,制动主缸输出高压制动液,高 压制动液经ABS的调节作用,推动前轮制动钳 摩擦片(或后轮制动蹄片)夹紧(或压向)高速旋 转的制动盘(或制动鼓)产生摩擦作用, 从而使 汽车减速或停车. 松开制动踏板,高压制动液从轮缸返回,制 动解除. 其原理是将汽车高速行驶时所具有的动能 转变为热能来实现制动的.




⑨ ⑧ 1.制动踏板 2.真空助力器 3.制动主缸/贮液罐 4.ABS 5.ABS失效指示器 ⑦ 6.前制动器(盘式) 7.后制动器(鼓式) 8.驻车控制装置 9.驻车制动拉索

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■驻车制动
作用:驻车制动是汽车停车时 防止汽车滑行的制动装置。一 般只对后轮进行驻车制动,有 的车也对前轮进行驻车制动。 驻车控制方法大都采用手控式, 少数采用脚踏式。

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■驻车制动

过程:进行驻车制动时, 用手按下驻 车控制装置按钮, 并拉起制动拉杆 (或用脚踩下驻车踏板), 拉索张紧, 使制动钳摩擦片(或后轮制动蹄片)夹 紧(或压向)制动盘(或制动鼓),从而 产生驻车力。 按下驻车控制装置按钮, 松开制 动拉杆(或用脚踩驻轩踏板), 拉索松 开, 驻车制动解除 说明:汽车在不解除驻车制动的状态 下行驶,制动器将被拉磨.由于摩擦 生热而烧坏报废。所以在驻车制动杆 没有恢复到原位时,驻车报警灯将发 亮报警。 驻车制动的中间设有平衡器作为 分支机构,使左右车轮的驻车制动力 相等。 驻车拉索在使用过程中会产生拉 延现象,制动杆的间的间隙逐渐变大, 为能调整拉索, 设有调整螺母。

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■发动机制动
在制动装置和方法中,还有一种发动机制动。在 汽车使用说明书中一定会写明:“下坡时使用发 动机制动”这是在松开加速踏板时,发动机的旋 转阻力形成减速作用达到制动效果。

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盘式制动装置 简 介
盘式制动是由摩擦衬块从两侧夹紧与车轮共同旋转的制动盘后产生制 动的方法。它装在车轮里面。现代轿车采用的制动装置的种类一般是 前轮为盘式制动器,后轮为盘式或鼓式制动器。

制动器型式
散热性

盘式
良好 小 极小 小

鼓式
差 大 大 大

盘式制动装置的特征

热衰退性 热负荷对制动间隙变化的影响 涉水对制动性能的影响

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盘式制动 装置的构 造与工作 原理
钳夹(即制动钳)横跨在制动盘上, 钳夹内装有活塞. 活塞后面有充满制动液的液压缸,液压 缸内部周围采用橡胶圈密封。 制动时, 钳夹液压缸内的液压上升, 活塞被微量顶出, 摩擦衬块夹紧制动盘,产生制动力。 在解除制动时, 活塞橡胶密封圈利用其自动调节制动衬块与制动盘间隙的功能,从而有效 地保证制动间隙, 使行车时不至产生拉磨。 当摩擦衬块磨损后,制动时,活塞按照摩擦衬块的磨损量自动顶出,活塞的顶出量就会大 于返回量,也就是说活塞多顶出的量在返回的状态下仍保留着。因此,摩擦衬块磨损后可 自动调整制动盘与摩擦衬块之间的间隙。

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钳夹
钳夹是利用螺栓固定在转向节等悬架构件上的,制动时必须承受 旋转方向的力。其材料多采用铸铁。制动钳的工作原理基本相同, 按照摩擦衬块的挤压方法不同可将制动钳分为三种类型, 对比如下
制动钳型式 浮动钳式 在轿车上广泛 应用 较小 浮动叉 式 较少 居中 固定钳式 较少(赛车等高性 能车上) 较大

应用范围 摩擦衬片与制动盘 的间隙

拉磨
结构及成本

易拉磨
结构紧凑, 成 本低

居中
居中

拉磨小
结构复杂, 成本高

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钳夹是易受制动摩擦热影响的构件。在钳尖体内充填触动液,尽可能避免摩 擦热的影响 制动液沸腾产生气泡(气阻现象),在汽车制动时泡抱就会破灭,所以会产生不 能充分传递制动力的危险。 因此,导入汽车行驶风促进钳夹冷却是十分重要的.为了冷却钳夹,可将制 动盘后侧的挡泥板设计成可以导风的形状,有的车还在悬梁的下臂上设置导风 板。车轮的设计也很重要,必须通风性良好。

钳夹 的冷 却

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PAD是指被制动钳活塞推动挤压在制动盘上的摩擦材料。 由于摩擦, PAD会产生磨损,但是应注意要使成本低廉的PAD比制动盘磨损 得快。 PAD分为摩擦材料和底板。若摩擦材料被磨损完后继续使用, 底板将与制动 盘直接接触并损坏制动盘, 且丧失制动效果. 制动盘的修理费十分昂贵。 所以, 应定期更换磨损后的PAD.

制动摩擦衬 块(PAD)

现在的轿车,当摩擦衬 块已磨损到剩余量很少时, 安装在底板上的指示器 (金属片)便与制动盘接 触,发出异常的声晌。 无需——检查摩擦衬块, 当司机踏制动踏板时、就 会根据声响发现摩擦衬块 已磨损。 采用电子磨损指示器 (报警灯亮).

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PAD的材质 PAD的材料需不易磨损, 其摩擦系数较大, 且必须具有优良的 隔热性能。 以前,广泛采用了以绝热性能优良的石棉纤维为主体的摩擦衬 块,但目前已经基本上不再使用了.原因是 由于PAD的磨损,散 发到周围环境中的制动粉尘中含有致癌物石棉,所以很多国家已禁 止使用石棉制摩擦衬块. 代替石棉摩擦衬块的是金属系的摩擦衬块, 是采用特殊工艺制 造的烧结合金. 金属系的PAD具有在高温下不易磨损,并且在摩擦 面被水淋湿时也可得到稳定的制动效果之特点。由于是金属材料, 故其导热性甚佳, 采用的对策是在与活塞的接触部分装入绝热材料, 或与树脂活塞组装在一起.

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它被安装在轮毂上与车轮形成整体旋转.由于它要承受高达数百度的制动 摩擦热, 不仅要求耐高温,还必须具有良好的散热性能(散热能力). 制动盘摩擦面的温度降低,则不容易发生制动衰减现象, 还会减少摩擦衬块 的磨损. ★通风式制动盘和实心式制动盘 由于热负荷大, 汽车前轮的制动盘大多被 作成中间带空洞的通风式制动盘。据说采用这 种方式可使制动盘温度降低20%~30%. 汽车后轮则一般被作成较薄的实心式制动 盘 ★制动盘(ROTOR)直径 制动负载大的前轮采用大直径制动盘,后轮采用小 直径制动盘

制动盘 (ROTOR)

★制动盘(ROTOR)材质 从摩擦系数适当、不易磨损和材料成本等方面来看, 几乎所有的制动盘都采用铸铁制作。

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鼓式制动装置
鼓式制动器是通过制动蹄片挤压随车轮同步旋转的制动鼓的内侧, 从而获得 制动力实现制动的. 鼓式制动器是摩擦面不外露的结构,散热性能不如盘式制动器好。一般在雨 天行驶不会发生问题,但在很深的积水中行驶,制动鼓中进水徘不出,就会降低制 动力。 从它的上述特点来看,制动负载大的前轮基本不采用鼓式制动, 但用于制动 负载小的后轮或驻车制动, 则具有充分的制动性能,使用量非常大。

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汽车在下坡路上行驶连续制动时, 制动器的摩擦面形成高 温, 摩擦力急剧下降。 发生这种衰退现象后, 制动力骤然减小. 通风式制动盘等 散热性能好的制动器不容易发生这种现象,但超过极限也会 产生。 衰退现象并不是突然发生的,而是在制动过程中, 随着摩 擦系数的降低而加重,制动踏板的踏板力必须加大。

制动的 衰退现 象

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■制动鼓 制动鼓是与车轮同步旋转的部件,形状似锅,安装在轮毂上。 由于蹈踩下制动踏板后,制动蹄片压挤制动鼓内侧产生摩擦热.制动鼓承 受高温。热负荷小的轿车后轮采用铸铁制动鼓。 ■ 底板 制动鼓似锅,那么底片似锅盖。它用钢板冲压成型,安装在车轴附近的固 定部件上。 在底板上装有制动分泵和制动蹄片等鼓式制动器的构件, 承受制动时的全 部旋转扭力

鼓式制 动器的 构成

■制动蹄片 是沿制动鼓内面的圆弧 状部件.两个为一组。制 动蹄片外侧,即与制动鼓 的摩擦面上粘有摩擦衬片。 制动蹄片的一端镶入制 动分缸的活塞端,另一端 安装在固定销(埋入销)或制 动蹄片调整机构的拉杆上。 为使两个制动蹄片经常 返回到制动鼓内倒,采用 回垃弹簧。按照制动蹄片 工作的支点.可分为枢轴 式和浮动式。

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■制动蹄片 ★枢轴式 制动蹄片的固定端由固定销定位,制动蹄片不会偏移。结构牢固,从动侧制 动蹄片的制动效果也很好。但是,制动蹄片以固定销为支点张开,摩擦衬片的 接触面偏置,容易磨偏。 ★浮动式 制动蹄片的安装不固定,上下方向可动。制动蹄片的位置在一定程度上是 可动的,所以制动蹄片沿着制动鼓内侧面落在最佳位置,具有自动定心作用。

鼓式制 动器的 构成

■摩擦衬片 是粘接在制动蹄片表面的摩擦材料。与盘式制 动器相同,采用石棉系和金 属系材料。

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这是为保证摩擦 衬片与制动鼓间的 最佳间隙的调整机 构。汽车制动使摩 擦衬片磨损.摩擦 衬片与制动鼓之间 的间隙增大,制动 踏板的行程加长。 因此,需要保持 正常间隙的调整机 构。 调整机构的种类 很多,最近采用很 多的是自动调整方 式,在制动蹄片中 间镶入调整杆。制 动蹄片磨损后.调 整杆越过棘轮爪旋 转,增加调整杆的 全长。 采用这种调整机 构,制动蹄片的返 回量受到限制.可 保证一定的间隙。

制动 蹄片 的调 整机 构

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制动 分缸

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制动装置要把司机的操作力均衡地传递给车轮。由于左右车轮的制 动力有差别,所以会形成单侧车轮制动状态。 汽车制动时,载荷移向前轮,后轮接地重量变小,容易出现车轮抱 死现象(汽车前进但车轮停转)。 对于这种动态变化,汽车需要具有调整制动力的性能。 ■液压制动及其原理 液压制动容易进行操作力的分配,传递效率和传递速度高,几乎所 有的轿车都采用这种方式。 液压制动利用了帕斯卡原理。在用制动油管连接的大小活塞之间封 入制动液,密封后使之不漏泄。当向小活塞施加压力时,液体压力便推 动大活塞。

向液体施加的压力与其受力面积成正比。 这样,液压制动方式同时 兼有操作力的分配和助力作用。

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操作力的传递方式
■制动液 制动液是用于液压制动的液体,它不是油,而是一种特殊的液体。我们不可将其与发动机油等其它 油品搞混。 制动液具有各种重要的性能,不容易沸腾(高沸点)尤为重要。 相当于液压缸的制动钳(CALIPER)处于高温状态下,温度若超过沸点,制动液就会沸腾并产生气 泡。充满制动液的液压系统混入气泡,当液压升高时,气泡就会破掉,所以液压便传递不到制动钳或制 动分泵。发生这种气阻现象以后,制动踏板的行程将加大.根据气泡的多少,有时制动会完全失灵。沸 点高的制动液当然不容易产生这种现象。

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★制动液的种类及应用 常用的制动液有DOT3、DOT4,目前主要使用的是DOT3。 DOT是美国汽车安全标准规定的,数字越大等级越高。DOT3和 DOT4的主要不同点在于沸点不同,DOT4更耐高温。 DOT3和DOT4制动液是非矿物油系,主要成分是乙醇系的特殊液 体。 这种液体的特点是吸湿性强,同时吸收大气中的水分。制动系统虽然进不去水分,但是很长时间使 用后的制动液里却含有相当多的水分.水分越多沸点越低,为了安全起见应定期更换制动液. 开封了的制动液便开始吸湿,所以放置多年的开封的制动液不能使用。

制动系统使用专用的橡胶件(油封或垫圈),制动液具有损伤涂漆面、树脂件和一般橡胶件的性质,制 动液粘到其它零部件上时,应立即用水清洗。
此外,还有DOT5制动掖,在日本用于赛车等特种车。它没有吸湿性,沸点高,在低温时的流动性好, 建议在普通车上不要使用这种高性能的制动液. DOT3和DOT4是非矿物系油,DOT5为硅系油,基本成分不同,混合使用可能会引起化学反应,即 使全部更换,由于液压系统密封材料要求的特性不同,在使用DOT3和DOT4的车上有引起漏液的危险. 但是,基本成分相同的DOT3和DOT4却有互换性。制动液的添加剂不同,但对同一牌号的制动液, 可以混用。 不过指定使用DOT4的汽车不得使用DOT3。若使用沸点低的DOT3会有产生气阻的危险。

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■机械式制动与液压制动 机械式(传动)制动的缺点: 可靠性差,操作力传递效率低.

液压式(传动)制动的优点: 可靠性好, 操作力传递效率高, 制动响应时间短.
目前汽车上采用的操作力传递方式为: 驻车制动基本上都采用机械式(驻车拉索)制动。其目的仅为防止车轮转动。行车制动则采用液压式制 动。

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■ 双制动管路系统
制动器是安全行车的重要装置,万一发生故障,不应完全丧失制动性能(无制动)。 法律规定:汽车液压制动系统应设置两个分别独立的液压制动管路系统。 ★ 双管路液压制动系统的布置方式 对后轮负载大的RR车或MB(中置发动机后轮驱动)车大多采用前后轮分别独立的前后独立方式。 对前轮制动力依赖性大的FF车,则采用纵斜独立方式(X形)。

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■ 制动液压控制阀(PROPORTION CONTROLING VALVE) 它是液压控制装置中的比例控制阀,简称PCV。 汽车制动时,前轮负载增大,不容易抱死.但是,制动时负裁减小的后轮制动效果不好,容易抱死。 汽车制动时后轮若抱死,就会产生摆尾现象,车身姿势不稳固,很容易形成车身自转的危险状态.

为了适应动态下制动效果的变化,调整前后轮制动液压的分配,在制动管路中途设有PCV(比例控制 阀).当制动液压超过设定值时,便降低后轮液压,达到拖延防止后轮抱死的效果.
虽然设置了这种控制阀,但并不能防止车轮抱死,它最终只起拖延后轮过早抱死的作用。

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■制动管与制动软管 为了传递制动液压,液压制动系统中安装有的制动(硬)管和制动软管。

为防腐蚀,制动管的钢管表面施行镀锌处理,局部涂覆树脂。
制动管两端装有特殊接头便于连接。由于钢管没有弹性且不能随便弯曲,只能用于固定不动的连接 部位。 制动软管从表面上看就是橡胶软管,实际上是由几层重叠在一起构成的。内层是遇到制动液不会 变质的特殊材质,表皮采用在使用过程中不容易变质的具有耐候性的橡胶层。用化学纤维编织的加强层可 控制由于制动液造成的软管膨胀。

制动软管具有柔软性,主要被用于墨守成连接悬架的可动部位。柔软的软管便于配管,但不能全部使 用。液压升高时它会膨胀,软管越长,踩下制动踏板时就会越加感到费力。
橡胶制的制动软管避免不了自然老化,需要定期更换,它的使用应限制在最低程度。

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■制动主缸 它将司机的踏板力转换为液压,安装在司机座椅前的发动机舱内,多采用双腔串联式。

制动主缸的常见结构见下图(图中所示为未制动状态),其工作原理如下:
踏下制动踏板时,活塞左移,当活塞皮碗关闭补偿孔,即克服空行程后,压力腔与储液罐的通路 被切断,产生液压,从而将制动踏板力转化成压力腔内的制动液压。 制动系统的两个管路系统分别具有专用的大压力腔,且是互相独立的。串联式制动主缸的一个管 路系统失效后,另一个制动系统还有很高的生存可能性。

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■ 储液罐 它是根据液压系统体积的变化储存或补充制动液的容器,安装在制动主缸缸体上。

储液罐内必须经常保持一定量的制动液,液体量减少后,在供给制动液时就会不足,进而在液压系统 内混入空气。而制动液过多也会从罐内溢出。
因此,储液罐上刻有表示液面高度的上限和下限标记,液面应在此范围内。 液面下降到下限标记后,液面过低报警灯开关便接通,指示灯变亮,这是通过装在储液罐内的液位传 感器来实现的。

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■ 真空助力器 为了减轻制动时的踏板力,轿车及小型车上广泛地采用真空助力器。 真空助力器安装在司机 座椅前方的发动机舱隔壁上,设置在制动踏板与制动主缸之间。 真空助力器基本上采用膜片式,有双膜片式和单膜片式,助力器的外径尺寸越大,助力效果越 大。

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真空腔 空气腔

控制阀体

橡胶膜片

真空阀门及空气阀门

★真空助力器工作原理(以单膜片式为例进行说明) 真空助力器是从发动机进气歧管取得负压作为增力源的。 真空助力器由圆形橡胶膜片和控制阀体构成。橡胶膜片将真空助力器本体分隔成前后两个腔:空气腔和 真空腔。控制阀体与橡胶皮碗间形成真空阀门和空气阀门。 在未制动时,空气阀门关闭,真空阀门开启,真空腔和空气腔相连通,均充满负压,此时助力器不工作。

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当踏下制动踏板时, 空气阀门打开,真 空阀门关闭,真空 腔和空气腔隔开, 在膜片两侧产生压 力差,膜片利用压 力差推动推杆前进, 产生制动。也就是 说.吸引膜处的力 与踏板力加在一起, 形成推动制动主缸 活塞的力。

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ABS及VDC等

★液压调节装置 根据制动压力装置与真空助力器的结构关系 分为分离式、组合式和整体式。 液压调节装置 含有电机驱动的回流泵、储压器、阻尼室、节流 阀和两位液压电磁阀(2/2电磁阀)。 回流泵:回流泵将制动分泵中排出的制动液 泵回到制动主缸。 储压器:储压器为在减压过程中大量回流的 制动液提供暂时的储存所。 阻尼器:阻尼器及其下游的节流装置能减少 返回到制动主缸中的液压脉冲幅值,使噪声减少。

■ABS----防抱死制动系统 ABS英文全称是“Anti-Lock Brake System”。 没有ABS时,汽车紧急制动时,四个车轮会被完全抱死,这时只要有轻微侧向力作用(比如倾斜的路面 或者地上的一块小石头),汽车就会发生侧滑,甩尾,甚至完全调头。特别是在弯道行驶时,由于前轮抱死, 汽车将丧失转向能力,沿着惯性方向向前行驶直至停止。 安装了ABS后,汽车能显著改善制动性能,有效保证驾乘者的安全。 ABS的功能就在于通过控制刹车油压的收放,达到对车轮抱死的控制。当车轮制动时,安装在车轮上 的传感器立即能感知车轮是否抱死,并将信号传给电脑,电脑会马上降低被抱死车轮的制动力,车轮又继 续转动,转动到一定程度,电脑又施加制动,这样不断重复,直至汽车完全停下来。通过“抱死-松开-抱死 -松开”的循环工作,车辆始终处于临界抱死的滚动状态。

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■ABS----防抱死制动系统
★轮速传感器

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■ VDC----汽车动态控制系统及(ESP、DSC、VSC、VSA、 StabiliTrak、 Advance Trac) VDC英文全称是“Vehicle Dynamic Control”。 VDC&ESP综合ABS、BAS和ASR三个系统功能,目前主要应用在高端车型上,比如奥迪、奔驰、天 籁等。 在汽车行驶过程中, VDC&ESP系统通过不同传感器实时监控驾驶者转弯方向,车速、油门开度、刹 车力,以及车身倾斜度和侧倾速度,以此判断汽车正常安全行驶和驾驶者操纵汽车意图的差距。然后通过 调整发动机的转速和车轮上面的刹车力分布,修正过度转向或转向不足。VDC&ESP在提高汽车行驶稳定 性方面效果显著。 VDC&ESP具有三大特点: 实时监控:VDC&ESP能够实时监控驾驶者的操控动作、路面反应、汽车运动状态,并不断向发动机 和制动系统发出指令。 主动干预:ABS等安全技术主要是对驾驶者的动作起干预作用,但不能调控发动机。VDC&ESP则可 以通过主动调控发动机的转速,并调整每个轮子的驱动力和制动力,来修正汽车的过度转向和转向不足。 事先提醒:当驾驶者操作不当或路面异常时,VDC&ESP会用警告灯警示驾驶者。

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■ASR----驱动防滑系统 ASR为英文缩写,其全称是“Acceleration Slip Regulation”。 汽车在不良路面,特别是在冰雪和泥泞路面起步以及再加速时,ASR将会防止驱动轮出现打滑现象, 以此改善车辆行驶方向稳定性和操控性。 此外,ASR还可以防止车辆在滑溜路面高速转弯时,汽车后部出现侧滑现象。总之,ASR可以最大限 度利用发动机的驱动力矩,保证车辆起动、转向和加速过程中的稳定性能。此外,还能减小车轮磨损和燃 油消耗。 ASR大多借用ABS的硬件,两者共存一体,发展成为ABS/ASR系统 ■ TCS----驱动力控制系统 TCS英文全称是“Traction Control System”。在日本等地也称为TRC或TRAC。 TCS是在ABS基础上发展起来的新系统。ABS控制4个轮,而TCS只控制驱动轮,其制动原理与ASR系 统如出一辙。当汽车加速时,TCS将滑动控制在一定的范围内,从而防止驱动轮快速滑动。其功能在于提 高牵引力和保持车辆行驶稳定性。 没有配备TCS的汽车在易滑路面加速时,驱动轮极易打滑。其中,后轮驱动车辆将可能甩尾,前轮驱 动车辆则容易方向失控,导致车辆向一侧偏移。配备TCS后,汽车在加速时便能减轻驱动轮打滑程度,保 证车辆转向清晰。

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■EBD----电子制动力分配系统 EBD系统可以根据路况分配前后轮的制动力,从而保证良好的制动性能。同时它还可以降低前轮制动的负 载,帮助制动器降温,这可以降低制动器在高温负载下的热衰退性。 EBD还可以优化制动防抱死系统(ABS)。

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■ EBA----电子刹车辅助系统 EBA英文全称是“Electronic Brake Assist”。 在一些非常紧急的事件中,驾驶者往往不能迅速地踩下刹车踏板,EBA就是为此设计。该系统利用 传感器感应驾驶者对制动踏板踩踏的力度与速度大小,然后通过电脑判断驾驶者此次刹车意图。如果属 于非常紧急的制动,EBA此时就会指示制动系统产生更高的油压使ABS发挥作用,从而使制动力快速产 生,减少制动距离。而对于正常情况刹车, EBA则会通过判断不予启动ABS。 通常情况下, EBA的响应速度都会远远快于驾驶者,这对缩短刹车距离,增强安全性非常有利。此 外,对于脚力较差的妇女及高龄驾驶者闪避紧急危险的刹车,也帮助很大。有关测试表明, EBA可以使 车速高达200公里/小时的汽车完全停下的距离缩短21米之多,尤其是对在高速公路行驶的车辆, EBA可 以有效防止常见的“追尾”意外。 ■ BAS ----刹车辅助系统 BAS英文全称是“Brake Assist System”。 BAS的功能与EBA的功能基本类似。

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转 向 系 统

定义
传动方式 东风日产产品 传动轴 轮毂轴承

定义
用来改变和恢复汽车行驶方向的专设机构 保证各转向车轮之间协调的转角关系的机构。

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■ 车辆对转向系统要求 ? ? ? 要求工作可靠,操纵轻便 转向机构还应能减小地面传到转向盘上的冲击,并保持适当的“路感” 当汽车发生碰撞时,转向装置应能减轻或避免对驾驶员的伤害

■ 转向系统分类 ? 发展趋势分 机械转向系统

油压助力转向系统(HPS)

电动助力转向系统(EPS)

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机械转向系统基本构成 ? 机械转向系统工作原理: 汽车的转向运动是由驾驶员 操纵方向盘,由转向柱通过 转向器和一系列的杆件传递 到转向车轮而实现的。 ? 特点 优点:工作最可靠 不足: ①汽车的转向特性受驾驶员驾驶 技术的影响严重 ②转向传动比固定,使汽车转向 响应特性随车速、侧向加速 度等变化而变化,驾驶员必 须提前针对汽车转向特性幅 值和相位的变化进行一定的 操作补偿,从而控制汽车按 其意愿行驶。增加了驾驶员 的操纵负担,安全隐患大

l.转向盘 2.安全转向轴 3.转向节 4.转向轮 5.转向节臂 6.转向横拉杆 7.转向减振器 8.机械转向器

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■ 油压助力转向系统基本构成
? 油压转向系统工作原理: 汽车的转向运动是由驾驶员 操纵方向盘,由转向柱通过转 向器和一系列杆件传递到转向 车轮而实现的。过程中 液力 支持转向运动,因此减少驾驶 员作用在方向盘的力。 特点 优点:机械转向基础上增加 液压助力系统,省力可靠 不足:①液压助力转向系统 经济性差,一般轿车每行驶一 百公里要多消耗0.3-0.4升的 燃料 ②存在液压油泄漏问 题,对环境造成污染,在 环 保性能被日益强调的今天,无 疑是一个明显的劣势

?

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■ 电动助力转向系统基本构成

?

电动助力转向系统工作原理: 在机械转向系统中,用电池 作为能源,电机为动力,以转 向盘的转速和转矩以及车速为 输入信号,通过电子控制装置, 协助人力转向,并获得最佳转 向力特性。

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■ 电动助力转向系统特点: ? 1、 EPS能在各种行驶工况下提供最佳助力,改善转向特性,减轻汽车低速行驶时的 转向操纵力,提高汽车高速行驶时的转向稳定性,进 而提高汽车的主动安全性。 ? 2 、EPS只在转向时电动机才提供助力(不像HPS,即使在不转向时,油泵也一直运转), 因而能减少燃料消耗。 ? 3 、由于直接由电动机提供助力,电动机由蓄电池供电,因此EPS能否助力与发动机 是否起动无关,发动机熄火或出现故障时也能提供助力。 ? 4 、EPS取消了油泵、皮带、皮带轮、液压软管、液压油及密封件等,因 而其质量更 轻、结构更紧凑,在安装位置选择方面也更容易,并且能降 低噪声。 ? 5、EPS没有液压回路,比HPS更易调整和检测,装配自动化程度更高,可以通过设置 不同的程序,快速与不同车型匹配,能缩短生产和开发周期。 ? 6、 EPS不存在渗油问题,消除了液压助力中液压油泄漏问题,可大大降低保修成本, 减小对环境的污染,改善了环保性。 ? 7 、EPS比HPS具有更好的低温工作性能。

研究热点课题 1、系统制造成本降低(工艺) 2、电机本身性能与系统工作要求的匹配 过热问题——线圈散热解决方法 电机助力与电机尺寸匹配——一般情况电机越大,助力越大但车辆要求电机体积小 3、控制输入参数有不断增多趋势,控制单元要求越来越苛刻

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转向器结构

1.转向横拉杆 2.防尘套 3.球头座 4.转向齿条 5.转向器壳体 6.调整螺塞 7.压紧弹簧 8.锁紧螺母 9.压块 10.万向节 11.转向齿轮轴 12.向心球轴承 13.滚针轴承

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转向器结构

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方向盘结构

为了司机有很好的视野,方向 盘上部的空一般较大

1.轮圈 2.轮辐 3.轮毂

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转向管柱结构 转向管柱是将驾驶员作用于方向盘的转向操纵力矩传给转向器的传力轴,上部与转 向盘固定连接,下部装有转向器。

EPS

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柱轴 锁紧螺母

管套总成

螺母

弹簧 柱管固定支架 倾斜杆限位

调节螺栓限位 调节螺栓

倾斜杆

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十字联轴节结构

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转向油泵结构


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