制动力分配调节装置.docx

前后轮制动力分配的调节装置 一、概述 1目的 如本章第一节所述，最大制动力fbmax，受轮胎与地面之间附着力f的限制。即： fbmaxf=g 当fb一旦等于f后，车轮便停止转动被“抱死”，而在地面上滑拖。制动管路中的工作压力再增大，也不可能使制动力fb增加。车轮一旦抱死便会失去抗侧滑的能力。如前轮抱死时，会使汽车失去方向操纵性，无法转向；如后轮抱死而前轮滚动时，会使汽车失去方向稳定性，丧失了对侧向力的抵抗能力而侧滑(甩尾)，造成极为严重的恶果。可见，后轮抱死的危险性远大于前轮。因此，要使汽车既能得到尽可能大的制动力，又能保持行驶方向的操纵性和稳定性(不失控、不甩尾)，即最佳制动状态，就必须使汽车前后轮同时达到“抱死”的边缘。其同步条件是：前后车轮制动力之比等于前后车轮对路面垂直载荷之比。 但是，随着装载量不同和汽车制动时减速度所引起载荷的转移不同，汽车前后车轮的实际垂直载荷比是变化的。因此，要满足最佳制动状态的条件，汽车前后轮制动力的比例也应是变化的。 2前后轮制动管路压力分配特性曲线 (1)无制动力调节装置的汽车，其前后车轮控制管路的工作压力p1、p2基本是相等的，其压力比p2/ p1永远等于1(如图20-71虚线所示)。这就使得不论前后车轮制动器的型式、尺寸如何不同，但制动力的分配比例却永远是个常数，不可能使汽车在各种条件下都能获得最佳的制动状态。 图20-71 理想的前后轮制动管路压力分配特性曲线 p1-前轮制动管路中的压力；p2-后轮制动管路中的压力；c-质心 (2)理想的前后轮制动管路压力分配特性曲线如图20-71实线所示。由于汽车满载较空载时质心c后移，p2应相应增加，故其曲线较空载曲线上移。又因制动强度的增加(即工作压力p的增加)，质心向前转移程度的增加，压力比p2/ p1应相应减小(小于1)，故随压力p1的增加，曲线变得平缓。 为满足上述理想特性的要求，在一些汽车上采用了各种制动力调节装置，来调节前后车轮制动管路中的工作压力。常用的有限压阀、比例阀和感载比例阀。 二、液压式限压阀 1.安装位置 限压阀是一种最简单的压力调节阀，串联在制动主缸与后轮制动器的管路之间。 2.作用 它的作用是当前后制动管路压力p1和p2由零同步增长到一定值后，即自动将后轮制动器管路中的液压限定在该值不变，防止后轮抱死。 3.结构 图20-72a为限压阀结构图。阀体1上有三个孔口，a口与制动主缸连通；b口通两后轮缸。阀体内有滑阀3和有一定值预紧力的弹簧2。滑阀被弹簧顶靠在阀体内左端。 图20-72 液压式限压阀及其特性曲线 a)限压阀 1-阀体；2-弹簧；3-滑阀；4-接头 a-通制动主缸，b-通轮缸 4.工作情况 (1)轻踩制动踏板时：主缸产生一定的液压p1，滑阀左端面推力为p1a(a为滑阀左端面有效面积)，滑阀右端承受弹簧力f。由于fp1a，滑阀不动，因而p1=p2，限压阀尚不起限压作用。 (2)当踏板压力增大时，p2与p1同步增长到一定值ps后(开始限压的液压)，活塞左方压力便超过右方弹簧的预紧力，即psa f，于是滑阀向右移动，关闭a腔与b腔的通路。此后，p1再增高，p2也不会增高。 5.液压分配特性曲线 图20-72b中曲线3为采用上述限压阀时的液压分配特性曲线。它只能近似符合理想曲线2。由于从ps点(限压点)以后p2值低于理想值，不会出现后轮先抱死，这较符合制动稳定性的要求。限压点ps仅决定于限压阀结构(弹簧与活塞的结构)，而与汽车的轴载质量无关。 图20-72 液压式限压阀及其特性曲线 b)特性曲线 1-无阀时；2-理想的液压分配曲线；3-采用限压阀时实际液压分配线；ps-限压点 6.应用 限压阀多用于质心高度与轴距的比值较大的轻型汽车上，因为这种汽车在制动时，其后轮垂直载荷向前轮转移得较多。可以充分地利用前轮的附着质量，加大制动效果。 三、液压式感载比例阀 1.应用 质心高度与轴距的比值较小的汽车，在制动时前后轮间载荷转移较小。在这种情况下，只采用限压阀，将使后轮制动力远小于后轮附着力，即附着力的利用率太低，不能满足制动力尽可能大的要求。因此，需采用比例阀或采用其特性能随汽车轴载质量变化而改变的感载比例阀，从而使汽车前后轮的附着力能充分利用，以提高制动效果。 2.安装位置 它的安装位置同限压阀，只是多装置了车身和车桥相对位置变化时的感载连接件。 3.结构与工作原理 图20-73所示，为液压式感载比例阀。阀体3安装在车身上，其中的活塞4为两端承压面积不等的差径结构，其右部空腔内有阀门2。 (1)不制动时，活塞在拉力弹簧6通过杠杆5施加的推力f作用下处于右极端位置。阀门2因其杆部顶触螺塞1而开启，使左右阀腔连通。 (2)轻微制动时，来自主缸的液压p1由进油口a进入，并通过阀门2从出油口刀输出至后轮轮缸，出油口b处液压p2= p1。此时，活塞右端面的推力为p2b(b为活塞右端面圆形有效面积)，小于踌载左端的推力p1a(a为左端面环形有效面积，ab)与推力f之和，即p2bp1a+f。在此状态时，活塞不动，阀门2仍为开启状态，p2= p1。 图20-73 液压式感载比例阀 1-螺塞；2-阀门；3-阀体；4-差径活塞；5-杠杆；6-拉力弹簧；7-摇臂；8-后悬架横向稳定杆 (3)重踩踏板时，制动管路的液压p1与p2将同步增长，当增长至活塞左右两端面液压之差大于推力f时，活塞即左移一定距离。即p2ba，p2尚未来得及升高到等于p1时，阀门2又落座，将油道切断，活塞又处于平衡状态。这样，自动调节过程将随踏板力的变化反复不断地进行。在p1超过p2以后，p2虽随p1按比例的增长，但总是小于p1，因而其特性折线的斜率总是在小于45o线内变化(压比p2/ p1a，但可变的弹簧力f是作用在下端，所以其平衡式为：p2b = p1a+f p2= (p1a+f )/ b 可见，上方有不变的大面积b，下方有可变的f力，它们不断失衡和平衡，使p1和p2的油压可成比例的变化，但p2 p1的关系式不会改变，从而防止了后轮抱死产生侧滑，更提高了后轮附着力的利用率。 2.工作情况 (1)不制动时，差径阀门9在f力的作用下处于最高位置，将橡胶阀座推压在壳体上，由于橡胶阀座8下端面有许多间断的齿形凸沿，它又松套在阀杆上，上下腔的油液畅通。 (2)轻踩制动时，主缸油压p1经六方导向柱塞的通路输入阀门的上方和后轮缸，成为p2产生制动。此时，因p2b f，即：p2b p1a+f时，阀门下移关闭油液通路，p2不再增加，同时加大了f力，阀门的平衡式出现：p2b = p1a+f。防止了后轮抱死产生侧滑。这一过程实为限压阀的功能。 (4)再继续踩下制动时，p1又加大，阀门又打开，p2又按比例加大。因为ba，没等p2加大到等于p1时，上压力又将阀门关闭，出现新的平衡。所以，p2永远小于p1，但按比例的加大，压差比例值多为1.34。从而提高了后轮附着力的利用率，整车制动性能得以提高。 另外，前后桥压差比例的存在，后轮制动力小是正常现象，路试时不拖印不是故障。 五、气压式感载比例阀 图20-76为一种常见的利用膜片的有效面积的变化，来进行比例分配和感载调节的结构。 (一)构造 感载比例阀安装在车架上，其调节臂2通过联动杆与后桥的弹性臂铰接(图20-77所示)。调节臂2在阀体外面与轴8固接，轴8在阀体内固接有控制球头臂1，球头臂的球头插装在芯管6和卸载活塞10之间的座孔中。汽车的轴载加大时，调节臂2即顺时针摆转，通过轴8和球头臂1使芯管6向上移动。汽车空载时芯管位置最低；满载最高。 阀体上进气口a与制动控制阀连通，出气口b与后制动气室连通，排气口c则与大气相通。为了防止芯管所受向下的气压作用力造成控制球头臂的弯曲和剪切载荷，用气管9将输入压力p1引入气室e，卸载活塞10即将此向上的气压作用力传给控制球头臂，以抵消上述向下的气压作用力。 (点击图片可放大）图20-76 气压式感载比例阀1-控制球头臂；2-调节臂；3-活塞；4-上阀体；5-两用阀门；6-芯管；7-膜片；8-调节臂轴；9-气管；10-控制球臂卸载活塞 阀体内有圆形中空的活塞3，其下部铸有若干个沿圆周均布的径向翅片，其下边缘自内而外向上倾斜。相应地上阀体4内也置有数目相同的翅片，其下边缘自内而外向下倾斜。装配时，活塞翅片与阀体翅片彼此交错相间。膜片7的内边缘固定在活塞3下部，外边缘则固定在上下阀体之间。这样，当活塞相对于阀体轴向移动时，膜片支靠活塞翅片的面积(即膜片对活塞的有效承压面积)即发生变化。活塞向下时对翅片是分离，对翅片是贴合，有效承载面积即增大；反之则减小。活塞处于图示的上极限位置时，膜片全部承压面积都支靠在阀体翅片上，故其有效承压面积为零，即活塞下方有效承压面积为最小。 活塞内有阀门5，分别与活塞内的阀座和芯管6上端阀座组成进气阀与排气阀。芯管内腔经排气口c通大气。芯管的轴向位置由控制球头臂1的球头选定。 (二)工作情况 (1)不制动时活塞3处在最高位置，进气阀关闭，排气阀开启。后制动气室经出气口b、排气阀和排气口c通大气。 (2)制动时来自制动控制阀的压缩空气由进气口a以压力p1充入活塞3上方气室，推动活塞和阀门5相对于阀体4和芯管6下移，先关闭排气阀，继而开启进气阀(图20-77)。通过进气阀后，压力为p2的压缩空气经出气口刀充入后制动气室，同时也充入膜片下方气室d。在此充气过程中，由于活塞上方的有效面积承受着气压p1的作用力，而活塞下方的大膜片承受着气压p2的作用力，由于面积差的关系，不等p2等于p1时，下方的总压力即大于上方总压力，活塞即回升，使进气阀再度关闭，压缩空气即停止进入，出现双阀关闭的平衡状态。p1进一步增加时，活塞再次下移进气，使p2增加，随后活塞再次上移关闭进气门，再次的平衡。由于此时芯管的位置不变，活塞的平衡位置也不变，膜片下方的有效面积也不变，平衡时的气压比p2/ p1也不变。故p2随p1的变化是按比例的，此即谓比例分配阀。 (3)感载调节由于气压比p2/ p1是与活塞上下有效承压面积之比成正比的，膜片的有效承压面积又取决于进气阀关闭时活塞所在的平衡位置，这个位置又由球头臂和芯管的位置来确定。因此，感载调节就是利用轴载的变化，来改变芯管的位置。轴载量愈小，芯管的位置愈低，活塞下移的距离愈大，进气时的有效承压面积愈大，使活塞回升所需的气压就愈小。汽车空载输出气压达0.25mpa时，活塞即可达到以大面积、低气压为特征的“双阀关闭”平衡状态，从而保证后轮制动强度不过高。此时，输入压力p1对输出压力p2的最大降压比为4:1。 轴载量愈大，芯管的位置愈高，活塞下移的距离愈小，进气时有效承压面积愈小，使活塞回升所需的气压就愈大。直至满载时p2/ p1=1，才能使活塞达到以小面积，高气压为特征的“双阀关闭”平衡状态(实际上此时也可能为进气阀不闭的平衡状态)。 (4)放松制动时a口处的气压消失，d室和后轮制动气室内的气体压力将活塞推到最高位置，关闭了进气阀而打开排气阀，压缩空气即经芯管、排气口c，推开橡胶皮碗的边缘排入大气，使制动解除。可见，这种感载比例阀还有快速放气的功能。 (三)气压感载比例阀的特性曲线 这种气压