汽车构造 第十四讲 汽车制动系统1

1、第十四讲 汽车制动系统 汽车不仅要跑得起来而且要停得下来，有时，汽车还要在坡路上停驻，或以匀速下坡，这都需要制动系统起作用，制动系统直接影响汽车的安全性能。为提高汽车的安全性能，制动系统的电子控制技术正在不断完善之中。第一节 概述 对汽车起制动作用的是作用在汽车上且方向与汽车行驶方向相反的外力，滚动阻力、空气阻力和坡度阻力都是作用在行驶中的汽车上的反方向作用力，而这些外力的大小都是随机的、不可控制的，因此汽车上必须装设一系列专门装置以实现上述功能。制动系功用驾驶员能根据道路和交通情况，利用装在汽车上的一系列专门装置，迫使路面在汽车车轮上施加一定的与汽车行驶方向相反的外力，对汽车进行一定程度的强

2、制制动。这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力，用于产生制动力的一系列专门装置称为制动系统。 其功用有：1. 使行驶中的汽车减速、停车；2. 使已停驶的汽车保持不动（驻车）；3. 使下坡行驶的汽车速度保持稳定。1制动系统的工作原理 利用与车身（或车架）相连的非旋转元件和与车轮（或传动轴）相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。2制动系统的组成n 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。其中产生制动能量的部分称为制动能源。人的肌体也可作为制动能源。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，如制动踏板、制动阀等。3）传动装置包括将制动

3、能量传输到制动器的各个部件，如制动主缸和制动轮缸等。4）制动器产生制动摩擦力矩的部件。较为完善的制动系统还具有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置等附加装置。 2制动系统的组成3制动系统的类型n1）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。（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）第二制动系统在行车制动系统失效的情况下保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。（4）辅助制动系统在汽车下长坡时用以稳定车速的一套装置。n上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。 2）按制动系统的制动能源分类n（1）人力制动系

4、统以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统。（2）动力制动系统完全依靠发动机动力转化成的气压或液压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。按照制动能量的传输方式，制动系统又可分为机械式、液压式、气压式和电磁式等。同时采用两种传能方式的制动系统可称为组合式制动系统，如气顶液制动系统。目前所有汽车都采用双回路制动系统，如轿车的左前轮和右后轮共用一条制动回路、右前轮和左后轮共用另一条制动回路，当一个回路失效时，另一个回路仍能工作，这样有效提高了汽车的行车安全性。辅助制动n汽车在坡度较大的道路上长距离下坡行驶时，需要不断进行制动，以使车速不至过高。但频繁地使用行车

5、制动，不仅会使制动器的摩擦片过度磨损，还会使制动器发生热衰退，出现刹车失灵的情况。若采用辅助制动系统，则能避免这种情况的发生。 n辅助制动系统能够降低车速或稳定车速，但不能将车辆紧急制停。辅助制动系中用以产生制动力矩对车辆起缓速作用的部件称为缓速器。汽车缓速制动方法有： n 1. 发动机缓速 n 2. 液力缓速n 3. 电涡流缓速n 4. 牵引电机缓速n 5. 空气动力缓速第二节第二节 制动器制动器 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，使后者的旋转角速度降低，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

6、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鼓式和盘式盘式两大类。 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车轮制动器。 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，用于驻车和缓速。一、鼓式制动器n鼓式制动器的旋转元件是制动鼓，固定元件是制动蹄，制动时制动蹄在促动装置作用下向外旋转，外表面的摩擦片压靠到制动鼓的内圆柱面上，对鼓产生制动摩擦力矩。 凡对蹄端加力使蹄转动的装置统称为制动蹄促动装置，制动蹄促动装置有轮缸、凸轮和楔。以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置的制动器称为轮缸式制动器；

7、以凸轮作为促动装置的制动器称为凸轮式制动器；用楔作为促动装置的制动器称为楔式制动器。 根据工作表面的不同鼓式制动器分为内张式和外束式两种。汽车车轮制动器所用的鼓式制动器多为内张式。1. 轮缸式制动器轮缸式制动器1）领从蹄式制动器n其特点是两个制动蹄各有一个支点，一个蹄在轮缸促动力作用下张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向一致，称为领蹄；另一个蹄张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相反，称为从蹄。领蹄在摩擦力的作用下，蹄和鼓之间的正压力较大，制动作用较强。从蹄在摩擦力的作用下，蹄和鼓之间的正压力较小，制动作用较弱。两个制动蹄受到的轮缸促动力相等，称为等促动力制动器。领从蹄式制动器的两个制动蹄作用在制

8、动鼓上的法向反力大小不等，这种制动器称为非平衡式制动器。 领从蹄式制动器领从蹄式制动器n制动蹄下端的支承方式为浮式支承，具有间隙自调机构.n驻车制动器，带有一套驻车制动的操纵机构。 2）双领蹄和双向双领蹄式制动器 每一制动蹄都用一个单活塞制动轮缸促动，固定元件的结构布置是中心对称式。 双领蹄式鼓式制动器双向双领蹄式使用了两个双活塞轮缸，无论汽车前进还是倒车，都是双领蹄式制动器，故称双向双领蹄式制动器 双向双领蹄式3）双从蹄式制动器汽车前进时两个制动蹄均为从蹄的制动器为双从蹄式制动器。 双领蹄、双向双领蹄、双从蹄式制动器固定元件的布置都是中心对称，两制动蹄作用在制动鼓上的法向反力大小相等、方向相

9、反、相互平衡，这种形式的制动器为平衡式制动器。 4）单向和双向自增力式制动器（1）单向自增力式制动器其特点是两个制动蹄只有一个单活塞的制动轮缸，第二制动蹄的促动力来自第一制动蹄对顶杆的推力，两个制动蹄在汽车前进时均为领蹄，但倒车时能产生的制动力很小。 单向自增力式制动器 （2）双向自增力式制动器其特点是两个制动蹄的上方有一个双活塞制动轮缸，轮缸的上方还有一个制动蹄支承销，两制动蹄的下方用顶杆相连。无论汽车前进还是倒车，都与自增力式制动器相当，故称双向自增力式制动器。 双向自增力式5）制动器间隙的调整）制动器间隙的调整制动器间隙是指在不制动时，制动鼓和制动蹄摩擦片之间的间隙。其设定值由汽车制造厂

10、规定，一般在0.250.5mm之间。 制动器间隙过小，不能保证完全解除制动，造成摩擦副拖磨；此间隙过大，将使制动踏板行程太长，制动器反应时间过长，推迟制动器开始起作用的时刻,直接威胁到行车安全。制动器在使用过程中，随着摩擦片的磨损，制动器间隙会变大，情况严重时，即使将制动踏板踩到下极限位置，也产生不了足够的制动力矩。要求制动器必须有检查和调整间隙的可能。 目前，大多数轿车都装有制动器间隙自调装置，也有一些载货汽车仍采用手工调节。（1）手动调整装置n 转动调整凸轮和带偏心轴颈的支承销凸轮固定在制动底板上，支承销固定在制动蹄上，沿图中箭头所示方向转动调整凸轮时，通过支承销将制动蹄向外顶，制动器间隙

11、将减小。 （1）手动调整装置n 转动调整螺母有些制动器轮缸两端的端盖制成调整螺母，用一字螺丝刀拨动调整螺母的齿槽，使螺母转动，带螺杆的可调支座便向内或向外作轴向移动，使制动蹄上端靠近或远离制动鼓，制动间隙减小或增大。间隙调整好以后，用锁片插入调整螺母的齿槽中，固定螺母位置。 （1）手动调整装置n 调整可调顶杆长度可调顶杆由顶杆体、调整螺钉和顶杆套组成。顶杆套一端具有带齿的凸缘，套内制有螺纹，调整螺钉借螺纹旋入顶杆套内。拨动顶杆套带齿的凸缘，可使调整螺钉沿轴向移动，从而改变了可调顶杆的总长度，调整了制动器间隙。此调整方式仅适用于自增力式制动器。 （2）自动调整装置n 摩擦限位式间隙自调装置用以限

12、定不制动时制动蹄内极限位置的限位摩擦环装在轮缸活塞内，限位摩擦环是一个有切口的弹性金属环，压装入轮缸后与缸壁之间的摩擦力可达400550N。 2凸轮式制动器凸轮式制动器凸轮式制动器是用凸轮取代制动轮缸对两制动蹄起促动作用，通常利用气压使凸轮转动。 凸轮式制动器凸轮式制动器凸轮制动器制动调整臂的内部为蜗轮蜗杆传动，蜗轮通过花键与凸轮轴相连。正常制动时，制动调整臂体带动蜗杆绕蜗轮轴线转动，蜗杆又带动蜗轮转动，从而使凸轮旋转，张开制动蹄起制动作用。 制动调整臂除了具有传力作用外，还可以调整制动器的间隙。当需要调整制动器间隙时，制动调整臂体（也是蜗轮蜗杆传动的壳体）固定不动，转动蜗杆，蜗杆带动蜗轮旋转

13、，从而改变了凸轮的原始角位置，达到了调整目的。3楔式制动器n楔式制动器的制动蹄依靠在柱塞上，柱塞内端面是斜面，与支于隔离架两边槽内的滚轮接触。制动时，轮缸活塞在液压作用下使制动楔向内移动，制动楔又使二滚轮一面沿柱塞斜面向内滚动，一面使二柱塞在制动底板的孔中向外移动一定距离，从而使制动蹄压靠到制动鼓上。轮缸液压一旦撤除，这一系列零件即在制动蹄复位弹簧的作用下各自复位。 二二 、盘式制动器、盘式制动器 盘式制动器一般由液压控制，主要零部件有制动盘、轮缸（制动分泵）、制动钳、油管等。二二 、盘式制动器、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。 根据固定元件结构形

14、式的不同，盘式制动器有两种：一类是由制动盘和制动钳组成的钳盘式制动器，另一类是固定元件也呈圆盘形的全盘式制动器。 钳盘式制动器可分为定钳盘式和浮钳盘式两类。 全盘式制动器可分为单盘式和多盘式。1钳盘式制动器1）定钳盘式制动器其特点是制动盘两侧的制动块用两个液压缸单独促动。 1.制动盘 2.活塞 3.摩擦块 4.进油口 5.制动钳体 6.车桥部分定钳盘式制动器定钳盘式制动器的缺点1. 油缸较多，使制动钳结构复杂；2. 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，制动钳尺寸大；3. 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；4. 若要兼用于驻车制动，则必

15、须加装一个机械促动的驻车制动钳。由于上述缺点，定钳盘式制动器目前使用较少。 2）浮钳盘式制动器n按制动钳的运动方式，浮钳式制动器又可分为滑动钳盘式制动器和摆动钳盘式制动器，其中滑动钳盘式制动器应用更广。滑动钳盘式制动器的特点是：制动钳可以相对制动盘作轴向滑动；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。 浮钳盘式制动器定钳盘式制动器的组成与工作原理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.车桥浮钳盘式制动器浮钳盘式制动器的优点1. 浮钳盘式制动器轴向和径向尺寸较小；2. 无须用跨越制动盘的钳内油道或外部油管来连通，制动液不会受热汽化；3. 浮钳盘式

16、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。多活塞钳盘式2全盘式制动器n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，其工作原理与摩擦离合器相似。 制动盘散热3盘式制动器的优缺点分析n1）盘式制动器与鼓式制动器相比具有以下优点（1）盘式制动器无摩擦助势作用，制动力矩受摩擦系数的影响较小，即热稳定性好；（2）盘式制动器浸水后效能降低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常，即基本不存在水衰退问题；（3）在输出相同制动力矩的情况下，盘式制动器

17、尺寸和质量一般较小；（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，其他维修作业也较简便。n2）盘式制动器的缺点（1）效能较低，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。 第三节人力制动系统第三节人力制动系统n人力制动系统的制动能源是驾驶员的肌体。按其传动装置的结构形式，人力制动系统有机械式和液压式两种，前者只用于驻车制动。一、机械制动系统机械制动系统目前主要用于驻车制动，因为驻车制动系统必须可靠地保证汽车在原地停驻，并在任何情况下不致自

18、动滑行。这一点只有用机械锁止方法才能实现。机械式制动系一、机械制动系统 二、人力液压制动系统1人力液压制动系统的组成和工作过程2制动主缸n装备有 ABS的制动系统，在行车制动时，由于制动压力调节器的作用使主缸内液压发生波动，主缸活塞产生前后窜动，其液压变化频率可达410次/s，缸内高压可达20MPa。这样，处在补偿孔和旁通孔之间的活塞皮碗就会发生过度磨损，甚至发生切削现象，使皮碗早期损坏。为此，在串联双腔制动主缸中取消了补偿孔和旁通孔，而由中心单向阀代替两孔的作用。 3制动轮缸n制动轮缸主要有单活塞和双活塞之分，其基本组成是缸体、活塞、调整螺钉（顶块）、放气阀等，其中放气阀是制动系统的必备部件

19、，用以排除制动管路中混入的空气。 第四节伺服制动系统第四节伺服制动系统n伺服制动系统是在人力液压制动系统的基础上加设一套动力伺服系统而形成的，是兼用人体和发动机作为制动能源的制动系统。伺服制动系统的类型如下：（1）按伺服系统输出力的作用部位和对其控制装置操纵方式的不同，伺服制动系统可分为助力助力式式（直接操纵式）和增压式增压式（间接操纵式）两类。（2）伺服制动系统又可按伺服能量的形式分为真空伺服式真空伺服式、气压伺服式气压伺服式和液压伺服式液压伺服式三种，其伺服能量分别为真空能（负气压能）、气压能和液压能。一、助力式（直接操纵式）伺服制动系统n其特点是伺服系统的控制装置用制动踏板机构直接操纵，

20、其输出力作用于液压主缸，与踏板力一起对主缸油液加压。n1真空助力伺服制动系统n 轿车上广泛装用真空助力器作为制动助力器，利用发动机喉管处的真空度来帮助驾驶员操纵制动踏板。根据真空助力膜片的多少，真空助力器分为单膜片式和串联膜片式两种。 真空伺服气室和控制阀组合成一个整体部件，称为真空助力器。真空伺服制动气室的前方是串列双腔制动主缸，主缸输出的高压油液通过对角线布置的双回路液压制动管路传递到各个车轮制动器的制动轮缸。真空助力器结构真空助力器结构1 制动主缸推杆 2 橡胶反作用盘 3 膜片座 4 空气阀座 5 橡胶阀门 6 弹簧 7 控制阀推杆 8 控制阀柱塞 9 膜片2气压助力伺服制动系统n气压

21、助力伺服制动系统内有液压和气压两套系统，且都是双回路。其助力作用依靠压缩空气而产生。二、增压式（间接操纵式）伺服制动系统n其特点是制动踏板机构控制制动主缸，主缸输出的液压传递到辅助缸，并对伺服系统进行控制，伺服系统的输出力与主缸液压共同作用于辅助缸，辅助缸输出到轮缸的液压远高于主缸液压。1真空增压伺服制动系统1真空增压伺服制动系统n通常辅助缸、真空伺服气室和控制阀组合装配成一个部件，称为真空增压器。2气压增压伺服制动系统n气压增压伺服制动系统是利用高压空气产生助力作用。由辅助缸、气压伺服气室和控制阀组装而成的部件称为气压增压器。 第五节动力制动系统第五节动力制动系统n动力制动系统的特点是：驾驶

22、员的肌体仅作为控制能源，而不是制动能源。动力制动系统中，用以进行制动的能源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。动力制动系统有气压制动系统、气顶液制动系统和全液压动力有气压制动系统、气顶液制动系统和全液压动力制动系统制动系统三种。气压制动系统的供能装置和传动装置全部是气压式。其控制装置主要由制动踏板机构和制动阀等气压控制元件组成，有些汽车在踏板机构和制动阀之间还串联有液压式操纵传动装置。气顶液制动系统的供能装置、控制装置与气压制动系统相同，但其传动装置包括气压式和液压式两部分。全液压动力制动系统中除制动踏板机构以外，其供能、控制和传动装置全部

23、是液压式。一、气压制动系统n气压制动系统适用于中型以上特别是重型的货车和客车。n1气压制动回路气压制动系统各元件之间的连接管路有3种：n 供能管路，供能装置各组成件（如空压机、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；n 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；n 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。如果制动系统中只有一个气压控制装置，即只有一个制动阀，就没有操纵管路。 气压制动回路气压动力制动系3控制装置n1）制动阀制动阀是气压行车制动系统中的主要控制装置，用以起随动作用并保证有足够强的踏板感，即在输入压力一定的情况下，使其输出压力与输入的控制信号踏板行程和踏板力成一定的递增函数关系。其输出压力的变化在一定范围内应该是渐进的。制动阀输出压力可以作为促动管路压力直接输入到作为传动装置的制动气室，但必要时也可作为控制信号输入另一控制装置（如继动阀）。制动阀n串列双腔活塞式制动阀。上下两腔的工作都由制动踏板控制，并能保证当一个回路漏气时，另一回路仍能工作。 4制动气室n制动气室的作用是将气压能转换成机械