第十五章《汽车构造(第2版) 》关文达主编.ppt

第一节概述 第二节液压制动系 第三节气压制动系 第四节辅助制动系 第十五章 汽车制动系 第五节制动力调节装置 第六节防抱死制动系统与驱动防滑系统 目前 汽车的行驶速度不断提高 道路情况越来越复杂 为了在技术上保证汽车的安全行驶 提高汽车的平均行驶车速 以提高运输生产率 在各种汽车上都设有专用的制动机构 使行驶中的汽车减低速度甚至停车或者使已经停下来的汽车保持不动 第一节概述 一 制动系的功用 二 制动的类型 一般汽车应包括两套独立的制动系 行车制动系和驻车制动系 行车制动系是由驾驶员用脚来操纵的 故又称脚制动系 它的功用是使正在行驶中的汽车减速或在最短的距离内停车 驻车制动系是由驾驶员用手来操纵的 故又称手制动系 它的功用是使已经停在各种路面上的汽车驻留原地不动 按照制动能源分类 制动系还可分为人力制动系 动力制动系和伺服制动系三种 三 制动系的工作原理 汽车制动系简单的工作原理见图15 1 它由制动器和液压传动机构组成 图15 1制动系工作原理示意图 1 制动踏板2 推杆3 制动主缸活塞4 制动主缸5 油管6 制动轮缸 7 轮缸活塞8 制动鼓9 摩擦片 10 制动蹄11 制动底板 12 支承销13 制动蹄回位弹簧 1 应具有足够的制动力 工作可靠 2 操纵轻便 3 前后桥上的制动力分配应合理 左右车轮上的制动力应相等 4 制动应平稳 5 避免自行制动 6 散热性好 7 对挂车的制动系 要求挂车的制动作用略早于主车 挂车自行脱挂时能自动进行应急制动 四 对制动系的要求 轿车上采用的双回路液压制动系统主要有两种布置型式 前后分开式和对角线分开式 图15 2 第二节液压制动系 一 液压制动回路 图15 2液压制动回路布置型式 a 前后分开式b 对角线分开式 1 制动主缸2 制动回路 二 制动主缸 制动主缸分单腔和双腔式两种 分别用于单回路和双回路液压制动系统 图15 7所示为串联式双腔制动主缸 图15 7串联式双腔制动主缸 1 套2 密封套3 第一活塞4 盖5 防动圈6 13 密封圈7 垫片8 挡片9 第二活塞10 弹簧11 缸体12 第二工作腔14 15 进油孔 16 定位圈17 第一工作腔18 补偿孔19 回油孔 三 制动轮缸 制动轮缸的功用是将液体压力转变为制动蹄张开的机械推力 图15 9所示为双活塞式制动轮缸示意图 图15 9双活塞式制动轮缸1 缸体2 活塞3 皮碗4 弹簧5 顶块6 防尘罩 7 进油孔8 放气孔9 放气阀10 放气阀防护螺钉 四 真空助力器 真空助力器是利用真空能 负气压能 对制动踏板进行助力的装置 对它的控制是利用踏板机构直接操纵的 其结构与工作原理见图15 12 图15 12真空助力器结构示意图 五 真空增压器 真空增压器利用真空能对制动主缸输出的油液进行增压 真空增压器的结构见图15 13 图15 13真空增压器结构示意图 真空增压器工作原理见图15 14 图15 14真空增压器工作示意图 a 踩下制动踏板b 放松制动踏板 1 空气阀3 真空阀5 控制阀膜片6 控制阀活塞7 增压缸活塞11 截止阀 14 推杆16 通气管19 伺服气室膜片20 伺服气室膜片回位弹簧 六 液力助压器 图15 15为一汽奥迪100型轿车选装的组合液压系统中的液压助力器 主要由助力器壳体1 控制套4 控制柱塞5和弹簧3等组成 图15 15液压助力器1 液压助力器壳体2 推杆3 弹簧4 控制套 5 控制柱塞6 踏板压杆7 压力开关 A 进油口B 回油口 七 车身自动水平调整系统 装有PR五缸发动机的一汽奥迪轿车的车身自动水平调整系统的组成与布置如图15 17所示 图15 17车身自动水平调整系统的组成与布置 1 高压液压泵2 弹簧液压缸3 水平调整阀4 弹力储能器 5 制动力调整器6 储油罐7 弹性软管 车身自动水平调整系统的油路循环见图15 18 图15 18油路循环路线示意图 1 高压液压泵2 吸油管3 储油罐4 回油管5 阀杆与连接杆 6 水平调整阀7 储能油管8 分配阀带调整螺钉9 控制油管 10 弹力储能器11 弹簧液压缸12 制动力调整器 13 高压油管14 弹性软管 八 液压式车轮制动器 1 鼓式制动器 1 领从蹄式制动器领从蹄式制动器的结构如图15 20所示 图15 20领从蹄式制动器 1 偏心调整螺钉2 垫圈3 锁止螺母4 托架5 制动底板6 偏心轮调整螺钉 7一偏心轮8 摩擦片9 制动轮缸 10 回位弹簧11 12 制动蹄 2 双领蹄式与双从蹄式制动器在汽车前进时 两制动蹄均为领蹄的制动器称为双领蹄式制动器 图15 24为双领蹄式鼓式制动器零件图 图15 24双领蹄式制动器及其零件图 1 制动底版2 轮毂3 销4 制动蹄限位弹簧和卡环 5 回位弹簧6 制动轮缸7 制动鼓 3 双向双领蹄式制动器图15 26为红旗CA7560型轿车前轮制动器 图15 26红旗CA7560型轿车前轮制动器 1 制动鼓2 制动轮缸3 制动底板4 制动鼓散热筋片5 制动蹄限位片 6 上制动蹄7 支座8 轮缸活塞9 调整螺母10 可调支座 11 下制动蹄12 防护套13 回位弹簧14 锁片 自增力式制动器自增力式制动器分单向自增力和双向自增力两种 图15 27为北京切诺基BJ2021轻型越野汽车后轮制动器 图 北京切诺基BJ 型汽车后轮制动器 支承销 后制动蹄 可调顶杆 拨板 前制动蹄 拉索 导向板 2 盘式制动器 钳盘式制动器钳盘式制动器又分为定钳盘式制动器和浮钳盘式制动器两种 定钳盘式制动器的基本结构见图15 30 图 定钳盘式制动器结构简图 制动钳支架 摩擦片 轮缸活塞 制动盘 密封圈 全盘式制动器在重型和超重型载货汽车上 要求有更大的制动力 为此采用了全盘式制动器 全盘式制动器摩擦副的固定元件和旋转元件都是圆盘形的 分别称为固定盘和旋转盘 其结构原理与摩擦离合器相似 图15 35所示为黄河JN1181C13型汽车制动系示意图 第三节气压制动系 一 气压制动回路 图 黄河JN C 型汽车制动系示意图 图15 35黄河JN1181C13型汽车制动系示意图 1 并联双腔制动阀2 空气压缩机3 手控制动阀4 继动快放阀5 驻车 应急储气筒 6 后桥储气筒7 复合式后制动气室8 单向阀9 后充气管路压力表传感器10 后充气管路气压过低报警灯开关11 防冻泵12 检验接头13 滤气调压阀14 双回路压力保护阀15 制动信号灯开关16 前桥储气筒17 前充气管路气压过低报警灯开关 18 前充气管路压力表传感器19 前制动气室20 喷油泵断油操纵气缸21 排气缓速操纵气缸22 排气缓速操纵阀 图15 38所示为单缸风冷式空气压缩机 由发动机通过风扇带轮和V带驱动 二 空气压缩机及调压阀 图15 38单缸风冷式空气压缩机 1 排气阀座2 排气阀门导向座3 排气阀门4 气缸盖5 卸荷装置壳体 6 定位塞7 卸荷柱塞8 柱塞弹簧9 进气阀门10 进气阀座 11 进气阀弹簧12 进气阀门导向座13 进气滤清器 A 进气口B 排气口C 调压阀控制压力输入 调压阀用来调节供气管路中压缩空气的压力 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 调压阀的结构见图15 39 图 调压阀 盖 调压螺钉 弹簧座 调压弹簧 膜片 空心管 管接头 接空压机卸荷装置 排气阀 管接头 接储气筒 调压阀壳体 A 排气口 双回路制动系中 空气压缩机产生的压缩空气经双回路压力保护阀分别向各回路的储气筒充气 当一条回路损坏漏气时 压力保护阀能保证另一条完好的管路继续充气 黄河JN1181C13型汽车的双回路压力保护阀见图15 42 三 双回路压力保护阀 图15 42黄河JN1181C13型汽车的双回路压力保护阀 1 阀体2 弹簧3 密封圈4 活塞式单向阀 5 出气接头6 限位卡圈 A 进气口B1 B2 出气口C 气道D E 阀腔 制动阀的结构随汽车制动系回路不同 分单腔式 双腔式和三腔式 双腔式又可分为并联式和串联式 而三腔式多为并联式 图15 43所示为东风EQ1090E型汽车的并联双腔膜片式制动阀 图15 43东风EQ1090E型汽车制动阀 四 制动阀 图15 43东风EQ1090E型汽车制动阀 1 拉臂2 平衡弹簧上座3 平衡弹簧4 防尘罩5 平衡弹簧下座6 10 钢球7 12 23 24 密封圈 8 推杆9 平衡臂11 上体13 钢垫14 膜片15 膜片回位弹簧16 芯管17 下体18 阀门 19 阀门回位弹簧20 密封垫21 阀门导向座22 防尘堵片25 防尘堵塞 运输及储存时用 26 锁紧螺母27 调整螺钉28 拉臂轴A1 进气口 通前贮气筒 A 进气口 通后贮气筒 B 出气口 通前制动气室及挂车空气管 B 出气口 通后制动气室 C 下部排气口D 节流孔E 上部排气口F 排气阀座G 进气阀座H 平衡腔 图 所示为膜片式继动阀 五 继动阀 加速阀 与快放阀 图 继动阀 加速阀 阀体 膜片 阀门 阀门弹簧 芯管 A 进气口B 出气口C 控制气压输入口 图 所示为膜片式快放阀的结构及工作原理 图 膜片式快放阀 a 行驶状态b 制动进气状态c 解除制动排气状态 上壳体 膜片 紧固螺钉 密封垫 下壳体 A 接气源B C 接制动气室D 排气口 在两管路对同一用气装置供气的情况下 为防止两管路气压不等 互相充气而影响用气装置的工作 常采用双通单向阀 见图15 48 六 双通单向阀 图 双通单向阀 管接头 密封圈 橡胶阀 阀体 主通气孔 辅助通气孔 A 驻车制动阀和控制管路B 行车制动阀和控制管路 C 储气筒D 用气管路 如挂车制动阀等 制动气室的作用是将输入的气压转换成机械能再输出 使制动器产生制动作用 制动气室分单制动气室和复合制动气室 单制动气室有膜片式和活塞式之分 复合制动气室则多采用活塞式 图15 49所示为膜片式制动气室 七 制动气室 图15 49膜片式制动气室 1 橡胶膜片2 盖3 外壳4 弹簧5 推杆6 连接叉7 卡箍8 螺栓9 螺母 气压制动系中的制动器一般采用凸轮式机械张开装置 如图15 52所示 八 气压式车轮制动器 图15 52气压式车轮制动器 1 制动气室3 连接叉3 制动调整臂4 蜗杆 5 蜗轮6 凸轮轴7 支架8 制动底板 9 凸轮10 制动蹄11 支承销座 12 支承销13 制动鼓14 回位弹簧 驻车制动系的作用是使汽车可靠地驻留原地 不致滑溜 在行车中遇到紧急情况时 可同时使用行车制动系和驻车制动系 使汽车紧急制动 驻车制动器有的安装在变速器或分动器后 也有的装在主减速器主动轴的前端 而大多数的汽车在后轮制动器中加装了必要的机构 使之兼充驻车制动器 驻车制动器有盘式和鼓式两种 九 驻车制动系 辅助制动系的型式很多 如排气制动 液力减速 电力减速 空气动力减速等 但在一般汽车上较为常见的是发动机排气制动 图15 57为电磁气压控制的排气制动装置原理图 第四节辅助制动系 图 电磁气压控制的排气制动装置原理图 进气消音阀 气动缸 排气制动阀 贮气筒 电源 排气制动开关 信号灯 离合器踏板 离合器开关 加速开关 喷油量操纵臂 熄火操纵臂 电磁阀 排气制动开关 装在仪表板或转向轴管上 移至 接通 位置时 仪表板上排气制动信号灯 亮 电流通过离合器开关 电磁阀及加速开关 使电磁阀将气路沟通 排气制动起作用 移至 断开 位置时 信号灯灭 排气制动电路和气路断开 不起作用 离合器开关 由离合器踏板控制 或利用操纵离合器的液压控制 当踩下踏板时 触点断开 电流即切断 放松踏板 触点闭合 它的作用是便于在排气制动过程中换档 只要踩下离合器踏板 发动机就恢复供油 同时使排气制动暂时解除 以保持发动机的怠速运转 否则 一踩下离合器踏板 发动机就停转 将无法换档 电磁阀 由气路开关和移动铁心及线圈组成 它是气路的开关 能实现气路的远距离操纵 不制动时 断开排气制动开关 信号灯不亮 电磁阀将气路关闭 各气动缸通过电磁开关通大气 两蝶形阀门在气动缸活塞回位弹簧作用下开启 排气制动不起作用 喷油泵供油拉杆处于正常供油位置 制动时 放松加速踏板 排气制动开关被接通 电流经排气制动开关 离合器开关 电磁阀线圈 加速开关形成回路 电磁阀产生吸力 吸下气路开关阀 关闭排气口 打开进气口 压缩空气充入气动缸 气动缸 使柴油机停止供油 气动缸 使进气消音阀 排气制动阀 关闭进 排气管 实现排气制动 限压阀是一种最简单的压力调节阀 串联于液压或气压制动系的后制动管路中 其作用是当前 后制动管路压力p 和p 由零同步增长到一定值后 即自动将p 限制在该值不变 防止后轮抱死 图15 58a为液压式限压阀结构图 第五节悬架 一 概述 图 液压式限压阀结构图 比例阀与限压阀的区别在于油压达到 以后 输出与输入的油压按一定比例增加 使实际油压分配曲线与理想曲线更为接近 比例阀的结构如图15 59a所示 二 比例阀 图 比例阀及其特性曲线 a 结构b 特性曲线 阀门 活塞 弹簧 满载理想特性 空载理想特性 感载阀有感载限压阀和感载比例阀两种 由于感载比例阀的工作特性优于感载限压阀 所以应用较广 图15 60所示为一种液压感载比例阀及特性曲线 三 感载阀 图 液压感载比例阀及其特性曲线 a 感载比例阀b 特性曲线 螺塞 阀门 阀体 活塞 杠杆 感载拉力弹簧 摇臂 后悬架横向稳定杆 满载理想特性 空载理想特性 惯性阀 亦称G阀 是一种用于液压系统的制动力自动调节装置 惯性阀也有惯性限压阀与惯性比例阀两类 惯性限压阀的构造如图 所示 四 惯性阀 图 惯性限压阀 阀体 惯性球 阀座 阀门 阀盖 A 进油口B 出油口 一 附着系数与车轮滑移率的关系1 车轮滑移率车速和车轮速度之间出现的差异称为滑移 随着制动系压力的增加 车轮滚动成分越来越小 滑移成分越来越大 当车轮制动器抱死时 车轮已不再转动 而是在地面上作完全滑动 第六节防抱死制动系统与驱动防滑系统 一 制动防抱死系统 为了表征滑移成分所占的比例的多少 常用滑移率 表示 式中 车轮滑移率 车速 车轮中心纵向速度 m s 车轮速度 车轮瞬时圆周速度 r m s r 车轮半径 m 车轮转动角速度 rad s 2 附着系数与滑移率的关系车轮滑移率的大小对车轮与地面间附着系数有很大影响 图15 65给出了干燥硬实路面上附着系数与滑移率的关系 二 ABS的优缺点ABS的优点是 1 制动时保持方向稳定性 2 制动时保持转向控制能力 3 缩短制动距离 在冰雪路面上 可以缩短制动距离 4 减少轮胎磨损 提高轮胎的使用寿命 5 减少驾驶员紧张情绪 6 提高汽车行驶的平均速度大约 ABS的缺点是 1 不能提供超越车轮与路面所能承受的制动效果 2 其性能的好坏受整车制动系统状况的影响 3 不能取代驾驶员的制动 只能在驾驶员制动时 帮助其达到较好的制动效果 4 在平滑的干路面上制动 熟练驾驶员制动的制动距离可能比ABS工作时制动距离要短 这主要是由于ABS允许滑移率降低到 左右 5 在松散的砂土和积雪较深的路面制动 车轮抱死制动要比ABS工作时的制动距离短 三 ABS的分类1 按控制方式分类按ABS控制方式分为两大类 即机械控制式ABS和电子控制式ABS 2 按控制通道和传感器数目分类 四通道式有四个转速传感器 在通往四个车轮制动轮缸的管路中 各设一个制动压力调节分装置 如电磁阀 进行独立控制 构成四通道控制形式 三通道式一般三通道式ABS是对两前轮进行独立控制 两后轮按低选原则进行一同控制 双通道式 一通道式ABS一通道式ABS常称为单通道式ABS 四 ABS系统的结构与工作原理 ABS系统的结构无论是液压制动系统还是气压制动系统 电子控制制动防抱死系统 ABS 均由传感器 电控单元 ECU 和执行器三部分组成 见图15 70 图 一汽红旗CA 型轿车ABS系统的组成 制动灯开关 ABS黄色警报灯 电子液压控制单元 后车轮转速传感器 前车轮转速传感器 ABS红色警报灯 制动主缸 2 ABS系统工作原理 常规制动阶段如图 所示 图 常规制动状态图 蓄能器 减压阀 电动液压泵 衰减器 阻断器 制动主缸 衰减器节流口 电动机 制动轮缸 制动压力保持阶段如果驾驶员踩制动踏板过重 会造成制动器制动力大于车轮与路面之间的附着力 使汽车制动减速度很大 这时 车轮速度传感器把车轮将抱死的信号传给ECU ECU控制ABS处于触发状态 使制动轮缸的制动压力进入保压状态 ECU首先给阻断阀通电 使电枢向下移动 关闭阻断阀 制动轮缸压力和制动主缸压力隔绝 防止制动轮缸的压力继续增加 制动压力下降阶段在制动轮缸内制动压力被隔绝后 车轮滑移率逐步增加 将要超出ABS工作范围 一般滑移率在 之间 这时需要降低制动轮缸内的压力 使车轮滑移率减小 它是通过在制动轮缸中泄出一部分制动液到低压蓄能器而实现的 制动压力上升阶段减压状态使汽车制动力越来越小 为了取得最佳的制动效果 这时应进入增压状态 ECU发出指令到液压调节器 使阻断阀开始瞬时打开 让制动主缸中的制动液进入制动轮缸 制动轮缸内制动压力增加 汽车开始减速 退出制动当驾驶员放松制动踏板或减小制动踏板力使制动主缸压力低于制动轮缸压力时 制动轮缸中的制动液通过阻断阀上的单向密封皮碗流回到制动主缸 同时电动机 会继续运转把蓄能器中的制动液抽回制动主缸 另外 当出现制动踏板开关断开或持续加压超过一定时间而不能使汽车车速减慢等故障时 系统则退出ABS工作状态 阻断阀断电打开 制动器完全由驾驶员控制 则常规制动系统起作用 ASR的工作原理与作用随着驱动轮转矩的不断增大 汽车的驱动力也随之增大 当驱动力超过地面附着力时 驱动轮就开始滑转 驱动轮的滑转程度用驱动轮滑移率 为了与制动时相区别 有的称为驱动滑移率 Sd表示 其表达式为 二 驱动防滑系统 式中 d 车轮滑移率 车速 车轮中心纵向速度 m s 车轮速度 车轮瞬时圆周速度 r m s r 车轮半径 m 车轮转动角速度 rad s 驱动时纵向附着系数与车轮滑移率的关系 与制动时相似 见图 图 附着系数 纵向 与滑移率的关系 2 ASR的优点ASR能在驱动滑转时自动调节滑移率 充分利用驱动车轮的最大附着力 具体优点是 1 汽车起步 行驶中驱动轮可