汽车制动系统的原理

TOYOTA汽车机械基础第六组王天豹TOYOTA一、定义、作用•汽车制动系是指在汽车上设置的一套（或多套）能由驾驶员控制的、能产生与汽车行驶方向相反外力的专门装置。•制动系统的作用是：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使下坡行驶的汽车速度保持稳定。③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；TOYOTA二、制动系组成•汽车制动系一般至少有两套独立的制动装置。它们是：①行车制动装置（脚制动装置），在行车中使用。一般它的制动器安装在汽车的全部车轮上。②驻车制动装置（手制动装置），主要用于停车后防止汽车滑溜。它的制动器可装在变速器或分动器之后的传动轴上，又称为中央制动器。上述两套装置是各种汽车基本的制动装置。TOYOTA•较完善的制动系还具有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置和防抱死装置(ABS)等附加装置。•制动系中每套制动装置都是由产生制动作用的制动器和制动传动机构组成。制动器通常采用摩擦式。TOYOTA•2.按制动传动机构的制动力源分(1)人力式制动系统。单靠驾驶员施加于制动踏板和手柄上的力作为制动力源的传动机构。其中又分为液压式和机械式两种，机械式仅用于驻车制动。(2)动力式制动系统。利用发动机的动力作为制动力源，并由驾驶员通过踏板或手柄加以控制的传动机构。其中又分为气压式、真空气压式、空气液压式。(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称为伺服制动系统或助力制动系统。TOYOTA•3.按制动传动机构的布置形式分(1)单回路制动系。传动装置采用单一的气压或液压回路，当制动系中有一处漏气（油）时，整个制动系统失效。(2)双回路制动系。所有行车制动器属于两个彼此隔绝的回路。因而，其中一个回路失效，还能利用另一回路获得一定的制动力，从而提高了汽车制动的可靠性和安全性。TOYOTA四、制动装置的基本机构和工作原理•行驶中的汽车，具有一定的功能。要使它按需减速停车，路面必须对车轮产生一个阻止汽车行驶的力，即制动力。这个力的方向与汽车行驶的方向相反。制动的实质就是将汽车的动能强制地转化为热能，扩散于大气中。•一般制动系的基本结构与工作原理，可用一种简单的液压行车制动系的结构和工作原理示意图来说明。TOYOTA1.基本结构•它由车轮制动器和液压传动机构两部分组成。•（1）制动传动机构由制动踏板1、推杆2、制动主缸4和油管5组成。TOYOTA2.工作原理•制动系统的一般工作原理是，利用固定部分和旋转部分之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。•(1)在不制动时，摩擦片9的外圆面与制动鼓8的内圆面之间有一定间隙，使车轮能自由旋转。TOYOTATOYOTA•(3)解除制动时，放松制动踏板，在回位弹簧13的作用下，制动蹄10回到原位。同时蹄鼓间隙得到恢复，因而制动作用被解除。TOYOTA五、对制动系的要求•1.制动性能好（制动距离小）•评价汽车制动性能的主要指标是：制动距离、制动减速度、制动力和制动时间。实际使用中，常以制动距离来间接衡量整车的制动性能。如在水平良好路面上车速为30km/h制动时，要求满载轿车和轻型货车的制动距离不大于7m,中型货车不大于8m,重型货车不大于12m。室内测试以汽车制动力的大小来判断汽车的制动性能。TOYOTA•2.制动稳定性好汽车的前、后轴制动力分配合理，左右轮上制动力矩基本相等，制动时不跑偏和侧滑。•3.操纵轻便即操纵制动系统所需的力不应过大。对于人力液压制动系，最大踏板力不大于500N（轿车）和700N（货车）。踏板行程货车不大于150mm，轿车不大于120mm。•4.制动可靠性好制动系各零部件工作可靠，采用双回路系统。制动系统应设有必要的安全设备和报警装置。TOYOTA•5.制动热稳定性好制动器摩擦片的抗热衰退性能力要高，受热恢复快。•6.制动水稳定性好摩擦片浸水后恢复摩擦系数的能力要好。•7.对挂车的制动要求挂车的制动作用略早于主车，挂车自动脱挂时能自动进行应急制动。TOYOTA1）液压张开式•BJ2020型汽车后轮采用的液压张开式制动器，由旋转部分、固定部分、张开机构和定位调整机构组成。TOYOTAA.结构TOYOTA•结构特点是两制动蹄的支撑点都位于蹄的一端，两支撑点与张开力作用点的布置都是轴对称式；轮缸中两活塞的直径相等。TOYOTA2.平衡式制动器•如果制动器两蹄均为领蹄（助势蹄）或均为从蹄（减势蹄），则两蹄施加给制动鼓的两个法向力互相平衡，这种制动器成为平衡式制动器。•其中只有在前进制动时两蹄为助势的，称为单向助势平衡式（单向双领蹄式）制动器。•无论在前进或倒驶制动时，两蹄均为助势的称为双向助势平衡式（双向双领蹄式）制动器。•在前进制动时两蹄为减势的，称为单向减势平衡式（双从蹄式）制动器。TOYOTA1）单向双领蹄式TOYOTA2）双向自增力式制动器•双向自增力式制动器的结构不同于单向自增力式之处主要是采用双活塞式制动轮缸4，可向两蹄同时施加相等的促动力FS。TOYOTA•制动鼓正向(如箭头所示)旋转时，前制动蹄为第一蹄，后制动蹄为第二蹄；制动鼓反向旋转时则情况相反。由图可见，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S，且S＞FS。考虑到汽车前进制动的机会远多于倒车制动，且前进制动时制动器工作负荷也远大于倒车制动，故后蹄的摩擦片面积做得较大。TOYOTATOYOTA•钳盘式制动器过去只用作中央制动器，但目前则愈来愈多地被各级轿车和货车用作车轮制动器。全盘式制动器只有少数汽车(主要是重型汽车)采用为车轮制动器。这里只介绍钳盘式制动器。•钳盘式制动器又可按钳体固定在支架上的结构形式分为固定钳盘式和浮动钳盘式两类。TOYOTA1.固定钳盘式•跨置在制动盘1上的制动钳体5固定安装在车桥6上，它不能旋转也不能沿制动盘轴线方向移动，其内的两个活塞2分别位于制动盘1的两侧。TOYOTA•制动时，制动油液由制动总泵(制动主缸)经进油口4进入钳体中两个相通的液压腔中，将两侧的制动块3压向与车轮固定连接的制动盘1，从而产生制动。TOYOTATOYOTATOYOTA•这种制动器存在着以下缺点：油缸较多，使制动钳结构复杂；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，这使得制动钳的尺寸过大，难以安装在现代化轿车的轮辋内；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；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。•这些缺点使得定钳盘式制动器难以适应现代汽车的使用要求，故现在已少用。TOYOTA2.浮动钳盘式•制动钳体2通过导向销6与车桥7相连，可以相对于制动盘1轴向移动。制动钳体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。TOYOTA•制动时，液压油通过进油口5进入制动油缸，推动活塞4及其上的摩擦块向右移动，并压到制动盘上，并使得油缸连同制动钳体整体沿销钉向左移动，直到制动盘右侧的摩擦块也压到制动盘上夹住制动盘并使其制动。TOYOTATOYOTA•声音传感器式系统在制动摩擦块的背板上装有一小弹簧片，其端部到制动盘的距离刚好为摩擦片的磨损极限，当摩擦片磨损到需更换时，弹簧片与制动盘接触发出刺耳的尖叫声，警告驾驶员需要维修制动系统。TOYOTA一、单回路制动系TOYOTA二、双回路制动系•为了提高汽车行驶的安全性，现代汽车的行车制动系都采用了双回路制动系。目前采用双回路液压制动系的几乎都是伺服制动系或动力制动系。但是，在某些微型或轻型汽车上，为使结构简单，仍采用双回路人力液压制动系。TOYOTA•前后轴对角线方向上的两个车轮共用一套管路，在任一管路失效时，剩余总制动力都能保持在正常值的50%，且前后轴制动力分配比值保持不变，有利于提高制动稳定性。这种布置形式多用于发动机前置，前轮驱动的轿车上。TOYOTA•一个车桥一套管路，这种布置形式最为简单，可与单轮缸鼓式制动器配合使用，其缺点是当一套管路失效时，前后桥制动力分配的比值被破坏。这种布置多用于发动机前置，后轮驱动汽车。TOYOTA串列双腔制动主缸•对应于双回路制动系，制动主缸常用串列双腔制式。目前国内轿车及大多数国外轿车都采用等径制动主缸，即制动主缸前后两腔的缸径相同，而某些国外轿车上装用了异径制动主缸，即制动主缸前后两腔的缸径不相等。TOYOTA•由上述可见，双回路液压制动系统中任一回路失效时，主缸仍能工作，只是所需踏板行程加大，将导致汽车的制动距离增长，制动效能降低。