24章汽车制动系统

1、第四篇,汽车转向系统与制动系统,第二十四章,汽车制动系统,基本要求：掌握汽车制动系统的功用、组成、种类、工作原理和要求；掌握鼓式车轮制动器、盘式车轮制动器的结构和工作原理；了解人力制动系统的布置和工作原理及制动主缸、制动轮缸的功用、构造和工作原理；了解真空助力伺服制动系统、真空增压伺服制动系统的结构和工作原理；了解动力制动系统的结构和工作原理；掌握车轮防抱死装置（ABS）的构造和工作原理。 重点：鼓式车轮制动器，盘式车轮制动器，车轮防抱死装置（ABS）的结构形式和工作原理。,本 章 要 点,难点：鼓式车轮制动器、盘式车轮制动器的结构和工作原理、车轮防抱死装置（ABS）的结构形式和工作原理。,第

2、一节,概 述,制动系统 -汽车上用以使外界(主要是路面)在汽车某些部分(主要是车轮)施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置。,制动系统作用： (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)使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在坡道上)稳定驻车； (3)使下坡行驶的汽车速度保持稳定。,制动操纵机构主要由四个基本组成部分： 1)供能装置包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。产生制动能量的部分称为制动能源。 2)控制装置包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。制动踏板机构-即是最简单的一种控制装置。 3)传动装置包括将制动能量传输到制动

3、器的各个部件，制动主缸4和制动轮缸6。 4)制动器产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力(制动力)的部件，包括辅助制动系中的缓速装置。 较为完善的制动系还具有制动力调节装置以及报警装置、压力保护装置等。,3制动系统的类型 (l)按制动系统的功用分类 1)行车制动系统使行驶中的汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。在行车过程中经常使用。 2)驻车制动系统使已停驶的汽车驻留原地不动的一套装置。 3)第二制动系统（应急制动系统）在行车制动系失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。在许多国家的制动法规中规定，第二制动系统是汽车必须具备的。,4)辅助制动系在汽车下长坡时用以降低车速或保持车速稳定，但

4、不能将车辆紧急制停的一套装置。 山区用汽车应具备此装置。,渐进制动-制动力矩和制动力的大小可以在驾驶员的控制下，在一定范围内逐渐变化的制动。 行车制动系统必须能实现渐进制动，驻车制动系统则无此必要。 按国际标准化组织(IS0)规定的定义，第二制动系统的作用必须是渐进的。,(2)按制动系统的制动能源分类 1)人力制动系统以驾驶员的肌体作为唯一的制动能源的制动系统。 2)动力制动系统完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的制动系统。 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。 (3)按照制动能量的传输方式分类 分为机械式、液压式、气压式和电磁式等。同时采用两种以上

5、传能方式的制动系统，可称为组合式制动系统。,(4)按照制动管路的布置方式分类 1)单回路制动系统传动装置采用单一的气压或液压回路的制动系。 2)双回路制动系统所有行车制动器的气压或液压管路分属于两个彼此隔绝的回路。即使其中一个回路失效，还能利用另一回路获得较原先为小的制动力。 我国自1988年1月1日开始，规定所有汽车必须采用双回路制动系统。,第二节,制 动 器,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,旋转元件为制动鼓， 圆柱面为工作表面。,摩擦制动器,鼓式制动器,盘式制动器,旋转元件为圆盘状， 端面为工作表面。,车轮制动器-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

6、侧车轮上的制动器。 -一般用于行车制动，也有兼用于第二制动(或应急制动)和驻车制动的 中央制动器-旋转元件固装在传动系统的传动轴上，其制动力矩须经过驱动桥再分配到两侧车轮上的制动器。 -一般只用于驻车制动和缓速制动。,一、鼓式制动器,鼓式制动器,制动鼓以内圆柱面为 工作表面，(应用广泛) 。,内张型,外束型,制动鼓以外圆柱面为 工作表面，(极少数汽车 用作驻车制动器) 。,液压轮缸 促动装置,轮缸式,凸轮 促动装置,凸轮式,楔 促动装置,楔式,制动蹄促动装置-对蹄端加力使蹄转动的装置轮缸、凸轮、楔。,(一)轮缸式制动器 1领从蹄式制动器,领蹄-沿箭头方向看去，制动蹄1张开时的旋转方向与制动鼓的

7、旋转方向相同。 从蹄-制动蹄2张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相反。,l.领蹄 2.从蹄 3、4.支点 5.制动鼓 6.制动轮缸。,领从蹄式制动器-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。,动画,l.领蹄 2.从蹄 3、4.支点 5.制动鼓 6.制动轮缸。,等促动力制动器-两蹄所受促动力相等的领从蹄制动器。,领蹄具有“增势”作用。 从蹄具有“减势”作用。 两制动蹄对制动鼓所施加的制动力矩不相等。 非平衡式制动器-制动鼓所受来自两蹄的法向力不能互相平衡的制动器。,领蹄片比从蹄片长-由于领蹄和从蹄所受的法向反力不等，在两蹄摩擦片工作面积相等的情况下，领蹄摩擦片上的单位压力较大

8、，加上前进制动机会多，故前蹄磨损较快，为使两蹄磨损均匀。,也有轮缸活塞前小后大，使蹄片的张开力不等。,制动蹄采用浮式支承（制动蹄上下支撑面为弧面）。 制动蹄自动定心，保证与制动鼓全面接触。 该行车制动器可兼充驻车制动器。（动画）,2单向双领蹄式和双向双领蹄式制动器 单向双领蹄式制动器-在制动鼓正向旋转时，两蹄均为领蹄的制动器。,两制动蹄各用一个单活塞式制动轮缸，且两套制动蹄、轮缸、支承销和调整凸轮等，在制动底板上的布置是中心对称的。,1.制动轮缸 2.制动蹄 3.支承销 4.制动鼓,动画,倒车制动时，两蹄都变为从蹄。,双向双领蹄式制动器-无论是前进制动还是倒车制动，两制动蹄都是领蹄的制动器。,

9、制动底板上的所有固定元件，都是成对的，而且是既按轴对称，又按中心对称布置。 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。,1.制动轮缸 2.制动蹄 3.活塞 4.制动鼓,动画,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。中心对称。,1.支承销 2.制动蹄 3.制动轮缸 4.制动鼓,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。,动画,平衡式制动器-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。 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，都

10、属于平衡式制动器。,4单向和双向自增力式制动器 (1)单向自增力式制动器,单向自增力式制动器的前进制动效能高于领从蹄式制动器和双领蹄式制动器。 倒车时制动效能比双从蹄式制动器的效能还低。,第二蹄也是领蹄。第二蹄的制动力矩必然大于第一蹄的制动力矩。,动画,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。,受法向力较大的第二蹄摩擦片的面积做得比第一蹄的大，使两蹄的单位压力相近。,1.第一制动蹄 2.制动蹄回位弹簧 3.夹板4.支承销 5.制动鼓 6.第二制动蹄 7.可调顶杆体 8.拉紧弹簧 9.调整螺钉 10.顶杆套 11.制动轮,(2)双向自增力式制动器,制

11、动鼓正向和反向旋转时均能借蹄鼓间的摩擦起自增力作用。 采用双活塞式制动轮缸4。 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FS，且FSFS。后制动蹄3的摩擦片面积做得较大。,动画,双向自增力式制动器多用于轿车后轮。 原因之一是便于兼充驻车制动器 。,热稳定性,制动效能,5轮缸式制动器间隙的调整 制动蹄在不工作的原始位置时，其摩擦片与制动鼓之间应保持合适的间隙(制动器间隙),一般在O.250.5mm之间 间隙过小，不易保证彻底解除制动，造成摩擦副的拖磨； 间隙过大，制动踏板行程太长，推迟制动器开始起作用的时刻。产生不了足够的制动力矩。 要求任何形式的制动器在结构上必须保证有

12、检查调整其间隙的可能。,(1)手动调整装置 1)转动调整凸轮和带偏心轴颈的支承销。 转动调整凸轮7，进行局部调整。 转动调整凸轮和转动制动蹄下端的偏心支承销进行全面调整。,制动器间隙的调整方法：手动调整和自动调整。,2)转动调整螺母,制动器轮缸两端的端盖制成调整螺母。,3)调整可调顶杆长度,可调顶杆由顶杆体3、调整螺钉1和顶杆套2组成。,(2)自动调整装置 1)摩擦限位式间隙自调装置 在装配时不需要调校间隙，只要在安装到汽车上以后，经过一次完全制动，即可以自动调整间隙到设定值。属于一次调准式。,带摩擦限位环的轮缸,1.制动蹄 2.摩擦环 3.活塞,摩擦限位片,2)楔块式间隙自调装置,只能将间隙

13、调小而不能调大。容易出现“调整过头”。 在前进和倒车时都能自调，属于一次调准式。,3)阶跃式间隙自调装置,多次制动动作，才能消除所积累的过量间隙。,蹄鼓间隙正常，两蹄间隙之和小于棘轮一个齿距(L，拨板就拨动棘轮旋转一定角度使推力杆加长，过量的间隙得到补偿。,倒车制动的自调装置,大大减少调整过头的可能性， 因为倒车制动的机会很少，且制动鼓受热不严重。 丰田-皇冠轿车双自增力式制动器（图24-10）就安装了这种自调装置,(二)凸轮式制动器 （等位移式）,1、制动气室 2、制动凸轮轴 3、制动鼓,前制动蹄：领蹄，增势，但促动力较小；后制动蹄：从蹄，减势，但促动力较大，前后制动蹄片的制动效果是接近的。

14、,动画,(三)楔式制动器 可以是领从蹄式，也可以是双向双领蹄式。,1.导向销 2.防尘罩 3.柱塞 4.滚轮 5.滚轮隔离架 6.调整柱塞 7.制动底板 8.调整螺母 9.调整螺钉 10.导向棘爪销 11.弹簧 12.螺塞 13.制动楔 14.制动楔回位弹簧 15.轮缸活塞 16.活塞限位块 17.放气螺钉 18.轮缸体,动画,二、盘式制动器 旋转元件是以端面工作的金属圆盘（称为制动盘）。,盘式 制动器,钳盘式 制动器,24个制动钳 横跨制动盘两侧,全盘式 制动器,固定元件和旋转元件都是圆 盘形的，制动盘的全部工作 面可同时与摩擦片接触,定钳盘式 制动器,浮钳盘式 制动器,(一)钳盘式制动器,

15、1定钳盘式制动器,1.制动盘 2.活塞 3.摩擦块 4.进油口 5.制动钳体 6.车桥部,制动钳体5固定安装在车桥6上，不能旋转也不能沿制动盘轴线方向移动。,动画,利用活塞密封圈的弹性和定量变形来使活塞回位并自调间隙。 优点：制动钳结构简单，造价低廉，在中级以下轿车上获得广泛应用。,缺点：对橡胶圈的弹性、耐热性、耐磨性、刃边的几何精度及表面粗糙度的要求较高，而且所能保持的制动器间隙较小，在保证彻底解除制动方面还不十分可靠。,2-外侧钳体 4-活塞 8-活塞密封圈,专门的间隙自调装置。大多是摩擦限位一次调准式。,过量间隙由于摩擦环片与摩擦销相对位移而得到了补偿。,定钳盘式制动器存在着以下缺点：

16、1)液压缸较多，使制动钳结构复杂。 2)制动钳的尺寸过大，难以安装在现代化轿车的轮辋内。 3)热负荷大时，液压缸(特别是外侧液压缸)和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化。 4)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。,2浮钳盘式制动器 浮钳盘式制动器的制动钳可以相对制动盘轴向滑动。,1.制动盘 2.制动钳体 3.摩擦块 4.活塞 5.进油口 6.导向销 7.车桥,动画,浮钳盘式制动器的特点： 1）轴向和径向尺寸较小，制动液受热汽化的机会较少。 2）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。 自70年代以

17、来，浮钳盘式制动器逐渐取代了定钳盘式制动器。,(二)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。,梅西尔多片全盘式制动器 1-旋转花键毂 2-固定盘 3-外侧壳体 4-带键螺栓 5-旋转盘 6-内侧壳体 7-调整螺圈 8-活塞套筒回位弹簧 9-活塞套筒 lO-活塞 11-活塞密封圈 12-放气阀 13-套筒密封圈 14-液压缸体 15-固定弹簧盘16-垫块17-摩擦片,（三）盘式制动器的特点 1、盘式制动器与鼓式制动器相比，优点： 1)制动器效能受摩擦因数影响较小，效能较稳定。 2)浸水后效能降低较少，只须经一两次制动即可恢复正常。 3)尺寸和质量

18、一般较小。 4)制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会像制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大。 5)较容易实现间隙自动调整，保养修理较简便。 6)散热良好。,2、盘式制动器的缺点： 1)效能较低，故用于液压制动系统时所需制动促动管路压力较高，一般要用伺服装置。 2)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。,盘式制动器已广泛应用于轿车，在一些高性能轿车上用于全部车轮，中低档轿车有的用作前轮制动器，而与后轮的鼓式制动器配合（前盘后鼓），以期汽车有较高的制动时的方向稳定性。在货车上，盘式制动器也逐渐得到采用。,第三节,人力制动系

19、统,制动能源-仅仅是驾驶员的肌体。 人力制动系有机械式和液压式两种。 一、机械制动系统 机械制动系统仅用于驻车制动。,驻车制动系统与行车制动系统共用后轮制动器。 也可以是专设的中央制动器。,1.操纵杆 2.平衡杠杆 3.拉绳 4.拉绳调整接头 5.拉绳支架 6.拉绳固定夹 7.制动器,二、人力液压制动系统 轿车的行车制动系统都采用了液压传动装置，主要由制动主缸(制动总泵)、液压管路、后轮鼓式制动器中的制动轮缸(制动分泵)、前轮钳盘式制动器中的液压缸等组成，,1.前轮制动器 2.制动钳 3.制动管路 4.制动踏板机构 5.制动主缸 6.制动轮缸 7.后轮制动器,两桥制动器独立制动,液压式双管路传

20、动装置的布置形式,同一制动器两个轮缸独立制动,前后制动器对角独立制动,自制动踏板到轮缸活塞的制动系统传动比，等于踏板机构杠杆比乘以轮缸直径同主缸直径之比。 传动比越大，踏板力越小，踏板行程却因此而越大，使得制动操作不便。 要求液压制动系统传动比合适，保证制动踏板力较小，同时踏板行程又不太大。 对于人力液压制动系统，考虑到制动器容许磨损量的踏板全行程不应超过150(轿车)180mm(货车)。制动器间隙调整正常时，踩下踏板到完全制动的踏板工作行程不应超过全行程的5060。最大踏板力一般不应超过350(轿车)550N(货车)。,1制动主缸 作用：将制动踏板的机械能转换成制动液压能。,动画,2制动轮缸

21、 制动轮缸有双活塞式和单活塞式两类。,双活塞制动轮缸,单活塞制动轮缸,北京BJ2020N型汽车双领蹄式前轮制动器配用的制动轮缸。,吉祥三宝： 慈悲、善良、宽容！,第四节,伺服制动系统,在人力液压制动系统的基础上加设一套动力伺服系统， 即兼用人体和发动机作为制动能源的制动系统。,伺服系统控制装置 用制动踏板机构直 接操纵，其输出力 也作用于液压主缸， 以助踏板力之不足。,伺服制动系统,助力式 (直接操纵式),增压式 (间接操纵式),控制装置用制动踏板机构通过 主缸输出的液压操纵，且伺服 系统的输出力与主缸液压共同 作用于一个中间传动液缸(辅助 缸)，使该液缸输出到轮缸的 液压远高于主缸液压。,按

22、伺服能量 的形式分,真空伺服式,气压伺服式,液压伺服式,真空能(负气压能),气压能,液压能,一、助力式伺服制动系统 1真空助力伺服制动系统,在液压制动装置中，装有真空助力器，它安装在主缸与踏板之间，利用发动机运转时产生的真空度来增大驾驶员在制动踏板上的操纵力。,2-制动主缸推杆 6-控制阀 7-橡胶反作用盘 8-伺服气室膜片座 9-真空橡胶阀门 10-大气阀座 12-控制阀推杆 20-伺服气室膜片,图2440 真空助力器示意图,2-制动主缸推杆 7-橡胶反作用盘 8-伺服气室膜片座 9-橡胶阀门 10-大气阀座 12-控制阀推杆 18-控制阀柱塞,(1)不制动时 真空助力器不工作，真空阀开启，

23、大气阀关闭，即阀门9则被弹簧16压紧在大气阀座10上。伺服气室前、后两腔经通道A、控制阀腔和通道B互相连通，并与大气隔绝。,将制动踏板踩下时，真空阀门9压向膜片阀座8而关闭，使A腔与B腔隔绝。 大气阀座10开启，外界的空气进入B腔。在伺服气室膜片的两侧出现压力差而产生推力。 推杆2上的作用力F为踏板力和伺服气室活塞推力的总和，但后者较前者大得多，使制动主缸输出的液压成数倍的增高。,（2）制动时,二、增压式伺服制动系统 (一)真空增压伺服制动系统,真空增压伺服制动系统比人力液压制动系统多一套真空伺服系统。,供能装置,真空增压器,真空伺服气室被其中的膜片22分隔成左右两腔。 左腔C通向真空罐，且与

24、控制阀下气室B相通；右腔D通到控制阀上腔A。,大气阀,真空阀,不制动时，大气阀关闭，真空阀开启。控制阀上腔A和下腔B连通。控制阀上腔A和伺服气室右腔D具有与控制阀下腔B和伺服气室左腔C同等的真空度。,大气阀,真空阀,制动时，先关闭真空阀，使上腔A和下腔B隔绝，接着再开启大气阀16。在D、C两腔压力差作用下，膜片22带动推杆26左移，使球阀5关闭。制动主缸与辅助缸左腔隔绝。,在辅助缸活塞4上作用着两个力，主缸液压作用力和伺服气室输出的推杆力。因此，辅助缸左腔及各轮缸的压力高于主缸压力（增压）。,使制动踏板回升一定距离时，主缸液压即下降一定值，控制阀平衡状态被破坏，使真空阀开启。伺服气室D、C两腔

25、的压力差有所减小。辅助缸输出压力就保持在较低值。,完全放开制动踏板时，所有运动件都在各自的回位弹簧作用下回到初始位置。,对上三宝： 服从、忠贞、保密！,第五节,动力制动系统,动力制动系统-以汽车发动机为唯一的制动初始能源。 制动能源是空气压缩机或液压泵。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。,供能装置和传 动装置全部是 气压式的。其 控制装置大多 数是由气压控 制元件组成， 也有液压式操 纵传动装置。,动力制动系统,供能装置、控制 装置与气压制动 系统的相同，其 传动装置包括气 压式和液压式两 部分。,气压制动系统,气顶液制动系统,全液压动力制动系统,供能、控制 和传动装

26、置 全是液压式,一、气压制动系统,气压系统各元件之间的连接管路(由钢管、橡胶软管和各种管接头组成)有三种： 供能管路-供能装置各组成件(空压机、储气筒)之间和供能装置与控制装置(如制动阀)之间的连接管路； 促动管路-控制装置与制动器促动装置(如制动气室)之间的连接管路； 操纵管路-一个控制装置与另一个控制装置之间的连接管路。 解放CAl091型汽车制动系统中只有一个气压控制装置制动阀，故无操纵管路。,东风EQl090E型汽车气压双回路制动系示意图,动画,二、气顶液制动系统与全液压动力制动系统 1气顶液制动系统 气压系统的工作压力比液压系统低得多，其部件的尺寸和质量都比液压系统的相应部件大得多。

27、 气压制动系统只宜用于中型以上，特别是重型的货车和客车。 气压制动系统的工作滞后时间约三倍于液压制动系统。,兼取气压系统和液压系统二者之长。 供能装置和控制装置都是气压式的，传动装置则是气压液压组合式的。,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。用液压轮缸作为制动器促动装置，大大减少了非簧载质量。,2全液压动力制动系统 以储能器储存的液压能或限制液流循环而产生液压作用的动力制动装置。,第六节,制动力调节装置,四、制动防抱死装置 当车轮抱死滑移时，车轮与路面间的侧向附着力将完全消失。 如果是前轮(转向轮)制动到抱死滑移而后轮还在滚动，汽车将失去转向能力(跑偏)。 如果是后轮制动到抱死

28、滑移而前轮还在滚动，即使受到不大的侧向干扰力，汽车也将产生侧滑(甩尾)现象。,汽车在制动时不希望车轮制动到抱死滑移，而是希望车轮制动到边滚边滑的滑动状态。由试验得知，汽车车轮的滑动率在1520时，轮胎与路面间有最大的纵向附着系数z，而侧向附着系数c也较大。 为了充分发挥轮胎与路面间的这种潜在附着能力，目前在轿车，大客车和重型货车上装备了防抱死制动系统(Antilock Braking System)，简称ABS。,(一)制动防抱死装置(ABS)的组成,由轮速传感器、电子控制器和液压调节器三部分组成。,车轮传感器,电子控制器,液压调节器,1轮速传感器(磁电式传感器) 由永久磁铁、磁极、线圈和齿圈组成。,齿圈5在磁场中旋转时，齿圈齿顶和电极之间的磁通量周期地增减，在线圈1的两端产生正比于磁通量增减速度的感应电压，并将该交流电压信号输送