制動系統

制動系統

使汽車的行駛速度可以強制降低的一系列專門裝置。制動系統主要由供能裝置、控制裝置、傳動裝置和制動器4部分組成。制動系統的主要功用是使行駛中的汽車減速甚至停車、使下坡行駛的汽車速度保持穩定、使已停駛的汽車保持不動。

基本介紹

  • 中文名:制動系統
  • 作用:保證車輛可靠停放等
  • 按能源分類:人力制動系、動力制動系
  • 按功用分類:行車制動系,駐車制動系
功用,類型,⑴按制動系統的作用分類,⑵按制動操縱能源分類,⑶按制動能量的傳輸方式分類,組成,⑴制動操縱機構,⑵制動器,原理,一般制動系的基本結構,制動工作原理,制動主缸的結構及工作過程,制動輪缸的結構及工作過程,要求,維修保養,保證車輛制動性能良好,怎樣防止汽車側滑,制動系統概述,制動系可分為如下幾類,制動系統的一般工作原理,轎車典型制動系統的組成,制動器類型,制動器——鼓式制動器,制動器——盤式制動器,駐車制動,間隙自調,傳動裝置,機械制動傳動裝置,液壓傳動裝置,助力器,氣壓制動,ABS防抱,故障排除,發展趨勢,常見故障,故障現象,

功用

·為了保證汽車安全行駛,提高汽車的平均行駛車速,以提高運輸生產率,在各種汽車上都設有專用制動機構。這樣的一系列專門裝置即稱為制動系統。
·汽車制動系統功用
1)保證汽車行駛中能按駕駛員要求減速停車
2)保證車輛可靠停放
制動系統制動系統
3 保障汽車和駕駛人的安全

類型

1.按功用分:行車制動系駐車制動系輔助制動系
1)行車制動系——是由駕駛員用腳來操縱的,故又稱腳制動系。它的功用是使正在行駛中的汽車減速或在最短的距離內停車。
2)駐車制動系——是由駕駛員用手來操縱的,故又稱手制動系。它的功用是使已經停在各種路面上的汽車駐留原地不動
3)第二制動系——在行車制動系失效的情況下,保證汽車仍能實現減速或停車的一套裝置。在許多國家的制動法規中規定,第二制動系也是汽車必須具備的。
4)輔助制動系——經常在山區行駛的汽車以及某些特殊用途的汽車,為了提高行車的安全性和減輕行車制動系性能的衰退及制動器的磨損,用以在下坡時穩定車速。
制動系統制動系統
2.按制動能量傳輸分:機械式、液壓式、氣壓式、電磁式、組合式。
3.按迴路多少分:單迴路制動系、雙迴路制動系。
4.按能源分:人力制動系、動力制動系、伺服制動系。
1)人力制動系——以駕駛員的肌體作為唯一的制動能源的制動系。
2)動力制動系——完全靠由發動機的動力轉化而成的氣壓或液壓形式的勢能進行制動的制動系。
3)伺服制動系——兼用人力和發動機動力進行制動的制動系。

⑴按制動系統的作用分類

制動系統可分為。用以使行駛中的汽車降低速度甚至停車的制動系統稱為行車制動系統;用以使已停駛的汽車駐留原地不動的制動系統則稱為駐車制動系統;在行車制動系統失效的情況下,保證汽車仍能實現減速或停車的制動系統稱為應急制動系統;在行車過程中,輔助行車制動系統降低車速或保持車速穩定,但不能將車輛緊急制停的制動系統稱為輔助制動系統。上述各制動系統中,行車制動系統和駐車制動系統是每一輛汽車都必須具備的。

⑵按制動操縱能源分類

制動系統可分為人力制動系統、動力制動系統和伺服制動系統等。以駕駛員的肌體作為唯一制動能源的制動系統稱為人力制動系統;完全靠由發動機的動力轉化而成的氣壓或液壓形式的勢能進行制動的系統稱為動力制動系統;兼用人力和發動機動力進行制動的制動系統稱為伺服制動系統或助力制動系統。
制動系統制動系統

⑶按制動能量的傳輸方式分類

制動系統可分為機械式、液壓式、氣壓式、電磁式等。同時採用兩種以上傳能方式的制動系稱為組合式制動系統。

組成

1.供能裝置:包括供給、調節制動所需能量以及改善傳動介質狀態的各種部件
2.控制裝置:產生制動動作和控制制動效果各種部件,如制動踏板
3.傳動裝置:包括將制動能量傳輸到制動器的各個部件如制動主缸、輪缸
4.制動器:產生阻礙車輛運動或運動趨勢的部件
制動系統一般由制動操縱機構和制動器兩個主要部分組成。

⑴制動操縱機構

產生制動動作、控制制動效果並將制動能量傳輸到制動器的各個部件,如圖中的2、3、4、6,以及制動輪缸和制動管路
制動系統制動系統

⑵制動器

產生阻礙車輛的運動或運動趨勢的力(制動力)的部件。汽車上常用的制動器都是利用固定元件與旋轉元件工作表面的摩擦而產生制動力矩,稱為摩擦制動器。它有鼓式制動器盤式制動器兩種結構型式。

原理

一般制動系的基本結構

·主要由車輪制動器和液壓傳動、氣壓傳動機構組成。
·車輪制動器主要由旋轉部分、固定部分和調整機構組成,旋轉部分是制動鼓;固定部分包括制動蹄和制動底板;調整機構由偏心支承銷和調整凸輪組成用於調整蹄鼓間隙。
·液壓制動傳動機構主要由制動踏板、推桿、制動主缸、制動輪缸和管路組成。
·氣壓制動傳動機構主要由制動踏板、推桿、制動總閥、空氣乾燥器、四迴路保護閥、制動氣室和管路等組成。

制動工作原理

制動系統的一般工作原理是,利用與車身(或車架)相連的非旋轉元件和與車輪(或傳動軸)相連的旋轉元件之間的相互摩擦來阻止車輪的轉動或轉動的趨勢。
1)制動系不工作時
·蹄鼓間有間隙,車輪和制動鼓可自由旋轉
2)制動時
·要汽車減速,腳踏下制動器踏板通過推桿和主缸,使主缸油液在一定壓力下流入輪缸,並通過兩輪缸活塞推使制動蹄繞支承銷轉動,上端向兩邊分開而以其摩擦片壓緊在制動鼓的內圓面上。不轉的制動蹄對旋轉制動鼓產生摩擦力矩,從而產生制動力
3)解除制動
·當放開制動踏板時回位即將制動蹄拉回原位,制動力消失。

制動主缸的結構及工作過程

·制動主缸的作用是將自外界輸入的機械能轉換成液壓能,從而液壓能通過管路再輸給制動輪缸
·制動主缸分單腔和雙腔式兩種,分別用於單、雙迴路液壓制動系。
1.單腔式制動主缸
1)制動系不工作時
·不制動時,主缸活塞位於補償孔、回油孔之間
2)制動時·活塞左移,油壓升高,進而車輪制動
制動系統制動系統
3)解除制動
·撤除踏板力,回位彈簧作用,活塞回位,油液回流,制動解除
2.雙腔式制動主缸
1)結構(如一汽奧迪100型轎車雙迴路液壓制動系統中的串聯式雙腔制動主缸)
·主缸有兩腔
·第一腔與右前、左後制動器相連;第二腔與左前、右後制動器相通
·每套管路和工作腔又分別通過補償孔和回油孔與儲油罐相通。第二活塞由右端彈簧保持在正確的初始位置,使補償孔和進油孔與缸內相通。第一活塞在左端彈簧作用下,壓靠在套上,使其處於補償孔和回油孔之間的位置。
2)工作原理
·制動時,第一活塞左移,油壓升高,克服彈力將制動液送入右前左後制動迴路;同時又推動第二活塞,使第二腔液壓升高,進而兩輪制動
·解除制動時,活塞在彈簧作用下回位,液壓油自輪缸和管路中流回制動主缸。如活塞回位迅速,工作腔內容積也迅速擴大,使油壓迅速降低。儲液罐里的油液可經進油孔和活塞上面的小孔推開密封圈流入工作腔。當活塞完全回位時,補償孔打開,工作腔內多餘的油由補償孔流回儲液罐。若液壓系統由於漏油,以及由於溫度變化引起主缸工作腔、管路、輪缸中油液的膨脹或收縮,都可以通過補償孔進行調節。

制動輪缸的結構及工作過程

·制動輪缸的功用:是將液力轉變為機械推力。有單活塞和雙活塞兩種。
1)結構
·奧迪100的雙活塞式輪缸體內有兩活塞,兩皮碗,彈簧使皮碗、活塞、制動蹄緊密接觸。
2)工作過程
·制動時,液壓油進入兩活塞間油腔,進而推動制動蹄張開,實現制動。
·輪缸缸體上有放氣螺栓,以保證制動靈敏可靠。

要求

·為了保證汽車行使安全,發揮高速行使的能力,制動系必須滿足下列要求
1.制動效能好。評價汽車制動效能的指標有:制動距離、制動減速度、制動時間
2.操縱輕便,制動時的方向穩定性好。制動時,前後車輪制動力分配合理,左右車輪上的制動力應基本相等,以免汽車制動時發生跑偏和側滑。
3.制動平順性好。制動時應柔和、平穩;解除時應迅速、徹底。
4.散熱性好,調整方便。這要求制動蹄摩擦片抗高溫能力強,潮濕後恢復能力快,磨損後間隙能夠調整,並能夠防塵、防油。
5.帶掛車時,能使掛車先於主車產生制動,後於主車解除制動;掛車自行脫掛時能自行進行制動。

維修保養

保證車輛制動性能良好

制動性能良好的汽車,要求在任何速度下行駛時,通過制動措施,能在很短的時間和距離內,及時迅速地降低車速或停車。良好的制動效能對於提高汽車平均速度和保證行車安全有著重要作用。提高制動效能的主要措施有:⑴縮短制動距離:
制動系統制動系統
制動器在使用過程中,由於制動蹄摩擦片和制動鼓的磨損,制動器間隙將逐漸變大。制動系反應時間增加,將引起制動遲緩及制動力不足,使制動距離延長,制動效能降低。
制動時,制動器產生的摩擦力大小,在很大程度上還取決於制動蹄片與制動鼓接觸面積的多少,接觸面積增加,制動力增長時間快,制動效能就提高,制動距離也就相應縮短。在正常情況下,當產生較大摩擦力時,制動蹄片與制動鼓的接觸面積應達到80%以上。使用中,由於制動器的磨損而使間隙增大後,必須進行檢查調整。
⑵防止制動跑偏:
制動時,汽車自動偏離原行駛方向,這種現象叫制動跑偏。一旦制動跑偏很容易造成撞車、掉下路溝甚至翻車等嚴重事故。為提高制動的穩定性,保證行車安全,在緊急制動時,不允許汽車有明顯的跑偏現象。
制動跑偏的原因,主要是前輪左右車輪制動力不等,制動時就形成繞重心的旋轉力矩,使汽車有發生轉動的趨勢,因而易出現制動跑偏現象。為了避免跑偏,在使用中,應注意使左右車輪制動器間隙、制動蹄回位彈簧拉力應保持一致。
在更換摩擦片時,應選用同一型號和批次產品,加工精度和接觸面應符合要求。並防止摩擦片出現硬化層,沾有油污,制動鼓失圓或有溝槽等。

怎樣防止汽車側滑

⑴制動時汽車的側滑:汽車在行駛中,常因制動、轉向或其它原因,引起汽車偏離原定的行駛方向,造成側向滑移,甚至翻車。特別在緊急制動或急轉向時,汽車側滑、翻車更為嚴重。
汽車制動時側滑,常出現前輪側滑和後輪側滑兩種現象。若前輪先抱死,就容易前輪側滑,偏離行駛方向,同時失去操縱性,但由於側滑後能有自動恢復直線行駛的趨勢,偏離行駛方向角度較小,汽車處於穩定狀態。若後輪先抱死,就容易引起後輪側滑,側滑後能自動增大偏離行駛方向的角度,加速側滑的趨勢,汽車處於不穩定狀態。制動側滑是很危險的,特別是後輪側滑,容易引起翻車傷人。
①在使用中,應儘量避免側滑現象。保持制動器技術狀況良好,使前後輪均有可靠的制動效能。
②在路狀複雜、視線不良的路段,應控制車速,以減少緊急制動,避免引起側滑甚至翻車事故,特別在泥濘、雨天的渣油路面行駛時,更需加倍小心駕駛。但由於負載和附著情況變化的影響,很難避免汽車側滑。當汽車後輪出現側滑時,應及時朝後輪側滑的一邊方向適當轉動方向盤,以消除離心力的影響,側滑即可停止。
③現代汽車制動系中,有的加設一種防抱死裝置,制動時,將滑動率控制在10%-30%的範圍內,能得到最大的附著係數,使車輪處於半抱死半滾動狀態,充分利用附著力,獲得理想的制動效果。試驗證明,裝有自動防抱死裝置的汽車,在制動時,不僅有良好的防側滑能力和轉向性能,同時縮短了制動距離,減少了輪胎磨損,有利於行車安全。
⑵轉向時汽車的側滑:
汽車在轉向時,側滑現象時有發生,一般常把汽車抵抗側滑和翻車的能力,稱為轉向穩定性。為提高汽車的轉向穩定性,必須懂得汽車轉向時影響側滑和翻的因素,以及相互之間的關係。從而根據行駛條件,採取有效措施,保證行車安全。
當汽車轉向時,汽車有向外甩的力叫離心力。它的大小與汽車重量、轉向時車速、轉向半徑等因素有關。汽車在平路上轉向時,引起側滑的主要是離心力,如離心力達到附著力時,車輪即開始向外滑動。所以側滑的條件是:離心力等於附著力。
汽車轉向時的側滑和翻車主要是由離心力引起的。因此,在轉向時儘量減小離心力是保證行車安全的首要因素。在轉向時,必須根據道路情況,及時降低車速,用低速檔通過。同時,轉動方向盤不能過猛,因為轉向輪的迴轉角度加大,就增加了側滑和翻車的可能性。特別是急轉彎路、視線不良、路面潮濕和重車的情況下,更要謹慎駕駛,以防發生事故。
在急轉彎時,應提前降低車速,單純的依靠制動,用邊降速邊轉向的辦法是很危險的,因為在這種情況下除了離心力外還有制動力,兩者的合力就容易達到附著力,因而引起側滑。
另外,要合理裝載,既要掌握裝載高度,又要裝載平穩、均勻,綑紮牢固,避免偏於一側。因為汽車裝載越高其重心也高,在附著係數較大的道路或凹凸不平的道路上轉向時,翻車的可能性就會增加。
汽車上用以使外界(主要是路面)在汽車某些部分(主要是車輪)施加一定的力,從而對其進行一定程度的強制制動的一系列專門裝置統稱為制動系統。其作用是:使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進行強制減速甚至停車;使已停駛的汽車在各種道路條件下(包括在坡道上)穩定駐車;使下坡行駛的汽車速度保持穩定。
對汽車起制動作用的只能是作用在汽車上且方向與汽車行駛方向相反的外力,而這些外力的大小都是隨機的、不可控制的,因此汽車上必須裝設一系列專門裝置以實現上述功能。

制動系統概述

制動系可分為如下幾類

⑴ 按制動系統的作用 制動系統可分為行車制動系統、駐車制動系統、應急制動系統及輔助制動系統等。上述各制動系統中,行車制動系統和駐車制動系統是每一輛汽車都必須具備的。
⑵ 制動操縱能源制動系統可分為人力制動系統、動力制動系統和伺服制動系統等。以駕駛員的肌體作為唯一制動能源的制動系統稱為人力制動系統;完全靠由發動機的動力轉化而成的氣壓或液壓形式的勢能進行制動的系統稱為動力制動系統;兼用人力和發動機動力進行制動的制動系統稱為伺服制動系統或助力制動系統。
⑶ 按制動能量的傳輸方式 制動系統可分為機械式、液壓式、氣壓式、電磁式等。同時採用兩種以上傳能方式的制動系稱為組合式制動系統。

制動系統的一般工作原理

制動系統的一般工作原理是,利用與車身(或車架)相連的非旋轉元件和與車輪(或傳動軸)相連的旋轉元件之間的相互摩擦來阻止車輪的轉動或轉動的趨勢。
可用右圖所示的一種簡單的液壓制動系統示意圖來說明制動系統的工作原理。一個以內圓面為工作表面的金屬制動鼓固定在車輪輪轂上,隨車輪一同旋轉。在固定不動的制動底板上,有兩個支承銷,支承著兩個弧形制動蹄的下端。制動蹄的外圓面上裝有摩擦片。制動底板上還裝有液壓制動輪缸,用油管5與裝在車架上的液壓制動主缸相連通。主缸中的活塞3可由駕駛員通過制動踏板機構來操縱。
當駕駛員踏下制動踏板,使活塞壓縮制動液時,輪缸活塞在液壓的作用下將制動蹄片壓向制動鼓,使制動鼓減小轉動速度,或保持不動。

轎車典型制動系統的組成

右圖給出了一種轎車典型制動系統的組成示意圖,可以看出,制動系統一般由制動操縱機構和制動器兩個主要部分組成。
⑴ 制動操縱機構 產生制動動作、控制制動效果並將制動能量傳輸到制動器的各個部件,如圖中的2、3、4、6,以及制動輪缸和制動管路。

制動器類型

制動器——鼓式制動器

概述
一般制動器都是通過其中的固定元件對旋轉元件施加制動力矩,使後者的旋轉角速度降低,同時依靠車輪與地面的附著作用,產生路面對車輪的制動力以使汽車減速。凡利用固定元件與旋轉元件工作表面的摩擦而產生制動力矩的制動器都成為摩擦制動器。目前汽車所用的摩擦制動器可分為鼓式和盤式兩大類。
旋轉元件固裝在車輪或半軸上,即制動力矩直接分別作用於兩側車輪上的制動器稱為車輪制動器。旋轉元件固裝在傳動系的傳動軸上,其制動力矩經過驅動橋再分配到兩側車輪上的制動器稱為中央制動器
領從蹄式制動器
增勢與減勢作用 右圖為領從蹄式制動器示意圖,設汽車前進時制動鼓旋轉方向(這稱為制動鼓正向旋轉)如圖中箭頭所示。沿箭頭方向看去,制動蹄1的支承點3在其前端,制動輪缸6所施加的促動力作用於其後端,因而該制動蹄張開時的旋轉方向與制動鼓的旋轉方向相同。具有這種屬性的制動蹄稱為領蹄。與此相反,制動蹄2的支承點4在後端,促動力加於其前端,其張開時的旋轉方向與制動鼓的旋轉方向相反。具有這種屬性的制動蹄稱為從蹄。當汽車倒駛,即制動鼓反向旋轉時,蹄1變成從蹄,而蹄2則變成領蹄。這種在制動鼓正向旋轉和反向旋轉時,都有一個領蹄和一個從蹄的制動器即稱為領從蹄式制動器。
在領從式制動器中,兩制動蹄對制動鼓作用力N1’和N2’的大小是不相等的,因此在制動過程中對制動鼓產生一個附加的徑向力。凡制動鼓所受來自二蹄的法向力不能互相平衡的制動器稱為非平衡式制動器。
單向雙領蹄式制動器
在制動鼓正向旋轉時,兩蹄均為領蹄的制動器稱為雙領蹄式制動器,其結構示意圖如右圖所示。
雙領蹄式制動器與領從蹄式制動器在結構上主要有兩點不相同,一是雙領蹄式制動器的兩制動蹄各用一個單活塞式輪缸,而領從蹄式制動器的兩蹄共用一個雙活塞式輪缸;二是雙領蹄式制動器的兩套制動蹄、制動輪缸、支承銷在制動底板上的布置是中心對稱的,而領從蹄式制動器中的制動蹄、制動輪缸、支承銷在制動底板上的布置是軸對稱布置的。
雙向雙領蹄式制動器
無論是前進制動還是倒車制動,兩制動蹄都是領蹄的制動器稱為雙向雙領蹄式制動器,圖5-42是其結構示意圖器。與領從蹄式制動器相比,雙向雙領蹄式制動器在結構上有三個特點,一是採用兩個雙活塞式制動輪缸;二是兩制動蹄的兩端都採用浮式支承,且支點的周向位置也是浮動的;三是制動底板上的所有固定元件,如制動蹄、制動輪缸、回位彈簧等都是成對的,而且既按軸對稱、又按中心對稱布置。
倒車制動時,摩擦力矩的方向相反,使兩制動蹄繞車輪中心O逆箭頭方向轉過一個角度,將可調支座10連同調整螺母9一起推回原位,於是兩個支座10便成為蹄的新支承點。這樣,每個制動蹄的支點和促動力作用點的位置都與前進制動時相反,其制動效能同前進制動時完全一樣。
雙從蹄式制動器
前進制動時兩制動蹄均為從蹄的制動器稱為雙從蹄式制動器,其結構示意圖見圖5-44。這種制動器與雙領蹄式制動器結構很相似,二者的差異只在於固定元件與旋轉元件的相對運動方向不同。雖然雙從蹄式制動器的前進制動效能低於雙領蹄式和領從蹄式制動器,但其效能對摩擦係數變化的敏感程度較小,即具有良好的制動效能穩定性。
雙領蹄、雙向雙領蹄、雙從蹄式制動器的固定元件布置都是中心對稱的。如果間隙調整正確,則其制動鼓所受兩蹄施加的兩個法向合力能互相平衡,不會對輪轂軸承造成附加徑向載荷。因此,這三種制動器都屬於平衡式制動器。
單向自增力式制動器
汽車前進制動時,單活塞式輪缸將促動力FS1加於第一蹄,使其上壓靠到制動鼓3上。第一蹄是領蹄,並且在各力作用下處於平衡狀態。頂桿6是浮動的,將與力S1大小相等、方向相反的促動力FS2施於第二蹄。故第二蹄也是領蹄。作用在第一蹄上的促動力和摩擦力通過頂桿傳到第二蹄上,形成第二蹄促動力FS2。對制動蹄1進行受力分析可知,FS2>FS1。此外,力FS2對第二蹄支承點的力臂也大於力FS1對第一蹄支承的力臂。因此,第二蹄的制動力矩必然大於第一蹄的制動力矩。倒車制動時,第一蹄的制動效能比一般領蹄的低得多,第二蹄則因未受促動力而不起制動作用。
雙向自增力式制動器
雙向自增力式制動器的結構原理如圖5-47所示。其特點是制動鼓正向和反向旋轉時均能借蹄鼓間的摩擦起自增力作用。它的結構不同於單向自增力式之處主要是採用雙活塞式制動輪缸4,可向兩蹄同時施加相等的促動力FS。制動鼓正向(如箭頭所示)旋轉時,前制動蹄1為第一蹄,後制動蹄3為第二蹄;制動鼓反向旋轉時則情況相反。由圖可見,在制動時,第一蹄只受一個促動力FS而第二蹄則有兩個促動力FS和S,且S>FS。考慮到汽車前進制動的機會遠多於倒車制動,且前進制動時制動器工作負荷也遠大於倒車制動,故後蹄3的摩擦片面積做得較大。
凸輪式制動器
目前,所有國產汽車及部分外國汽車的氣壓制動系統中,都採用凸輪促動的車輪制動器,而且大多設計成領從蹄式。制動時,制動調整臂在制動氣室6的推桿作用下,帶動凸輪軸轉動,使得兩制動蹄壓靠到制動鼓上而制動。由於凸輪輪廓的中心對稱性及兩蹄結構和安裝的軸對稱性,凸輪轉動所引起的兩蹄上相應點的位移必然相等。這種由軸線固定的凸輪促動的領從蹄式制動器是一種等位移式制動器,制動鼓對制動蹄的摩擦使得領蹄端部力圖離開制動凸輪,從蹄端部更加靠緊凸輪。因此,儘管領蹄有助勢作用,從蹄有減勢作用,但對等位移式制動器而言,正是這一差別使得制動效能高的領蹄的促動力小於制動效能低的從蹄的促動力,從而使得兩蹄的制動力矩相等。
楔式制動器
楔式制動器中兩蹄的布置可以是領從蹄式。作為制動蹄促動件的制動楔本身的促動裝置可以是機械式、液壓式或氣壓式。
兩制動蹄端部的圓弧面分別浮支在柱塞3和柱塞6的外端面直槽底面上。柱塞3和6的內端面都是斜面,與支於隔架5兩邊槽內的滾輪4接觸。制動時,輪缸活塞15在液壓作用下推使制動楔13向內移動。後者又使二滾輪一面沿柱塞斜面向內滾動,一面推使二柱塞3和6在制動底板7的孔中外移一定距離,從而使制動蹄壓靠到制動鼓上。輪缸液壓一旦撤除,這一系列零件即在制動蹄回位彈簧的作用下各自回位。導向銷1和10用以防止兩柱塞轉動。
鼓式制動器小結
以上介紹的各種鼓式制動器各有利弊。就制動效能而言,在基本結構參數和輪缸工作壓力相同的條件下,自增力式制動器由於對摩擦助勢作用利用得最為充分而居首位,以下依次為雙領蹄式、領從蹄式、雙從蹄式。但蹄鼓之間的摩擦係數本身是一個不穩定的因素,隨制動鼓和摩擦片的材料、溫度和表面狀況(如是否沾水、沾油,是否有燒結現象等)的不同可在很大範圍內變化。自增力式制動器的效能對摩擦係數的依賴性最大,因而其效能的熱穩定性最差。
在制動過程中,自增力式制動器制動力矩的增長在某些情況下顯得過於急速。雙向自增力式制動器多用於轎車後輪,原因之一是便於兼充駐車制動器。單向自增力式制動器只用於中、輕型汽車的前輪,因倒車制動時對前輪制動器效能的要求不高。雙從蹄式制動器的制動效能雖然最低,但卻具有最良好的效能穩定性,因而還是有少數華貴轎車為保證制動可靠性而採用(例如英國女王牌轎車)。領從蹄制動器發展較早,其效能及效能穩定性均居於中游,且有結構較簡單等優點,故目前仍相當廣泛地用於各種汽車。

制動器——盤式制動器

概述
盤式制動器摩擦副中的旋轉元件是以端面工作的金屬圓盤,被稱為制動盤。其固定元件則有著多種結構型式,大體上可分為兩類。一類是工作面積不大的摩擦塊與其金屬背板組成的制動塊,每個制動器中有2~4個。這些制動塊及其促動裝置都裝在橫跨制動盤兩側的夾鉗形支架中,總稱為制動鉗。這種由制動盤和制動鉗組成的制動器稱為鉗盤式制動器。另一類固定元件的金屬背板和摩擦片也呈圓盤形,制動盤的全部工作面可同時與摩擦片接觸,這種制動器稱為全盤式制動器。鉗盤式制動器過去只用作中央制動器,但目前則愈來愈多地被各級轎車和貨車用作車輪制動器。全盤式制動器只有少數汽車(主要是重型汽車)採用為車輪制動器。這裡只介紹鉗盤式制動器。鉗盤式制動器又可分為定鉗盤式和浮鉗盤式兩類。
定鉗盤式制動器
定鉗盤式制動器的結構示意圖見右圖。跨置在制動盤1上的制動鉗體5固定安裝在車橋6上,它不能旋轉也不能沿制動盤軸線方向移動,其內的兩個活塞2分別位於制動盤1的兩側。制動時,制動油液由制動總泵(制動主缸)經進油口4進入鉗體中兩個相通的液壓腔中,將兩側的制動塊3壓向與車輪固定連線的制動盤1,從而產生制動。
這種制動器存在著以下缺點:油缸較多,使制動鉗結構複雜;油缸分置於制動盤兩側,必須用跨越制動盤的鉗內油道或外部油管來連通,這使得制動鉗的尺寸過大,難以安裝在現代化轎車的輪輞內;熱負荷大時,油缸和跨越制動盤的油管或油道中的制動液容易受熱汽化;若要兼用於駐車制動,則必須加裝一個機械促動的駐車制動鉗。
浮鉗盤式制動器
制動鉗體2通過導向銷6與車橋7相連,可以相對於制動盤1軸向移動。制動鉗體只在制動盤的內側設定油缸,而外側的制動塊則附裝在鉗體上。制動時,液壓油通過進油口5進入制動油缸,推動活塞4及其上的摩擦塊向右移動,並壓到制動盤上,並使得油缸連同制動鉗體整體沿銷釘向左移動,直到制動盤右側的摩擦塊也壓到制動盤上夾住制動盤並使其制動。
與定鉗盤式制動器相反,浮鉗盤式制動器軸向和徑向尺寸較小,而且制動液受熱汽化的機會較少。此外,浮鉗盤式制動器在兼充行車和駐車制動器的情況下,只須在行車制動鉗油缸附近加裝一些用以推動油缸活塞的駐車制動機械傳動零件即可。故自70年代以來,浮鉗盤式制動器逐漸取代了定鉗盤式制動器。
盤式制動器的特點
盤式制動器與鼓式制動器相比,有以下優點:一般無摩擦助勢作用,因而制動器效能受摩擦係數的影響較小,即效能較穩定;浸水後效能降低較少,而且只須經一兩次制動即可恢復正常;在輸出制動力矩相同的情況下,尺寸和質量一般較小;制動盤沿厚度方向的熱膨脹量極小,不會象制動鼓的熱膨脹那樣使制動器間隙明顯增加而導致制動踏板行程過大;較容易實現間隙自動調整,其他保養修理作業也較簡便。對於鉗盤式制動器而言,因為制動盤外露,還有散熱良好的優點。盤式制動器不足之處是效能較低,故用於液壓制動系統時所需制動促動管路壓力較高,一般要用伺服裝置。
目前,盤式制動器已廣泛套用於轎車,但除了在一些高性能轎車上用於全部車輪以外,大都只用作前輪制動器,而與後輪的鼓式制動器配合,以期汽車有較高的制動時的方向穩定性。在貨車上,盤式制動器也有採用,但離普及還有相當距離。

駐車制動

按在汽車上安裝位置的不同,駐車制動裝置分中央駐車制動裝置和車輪駐車制動裝置兩類。前者的制動器安裝在傳動軸上,稱為中央制動器;後者和行車制動裝置共用一套制動器,結構簡單緊湊,已在轎車上得到普遍套用。
右圖為一盤鼓組合式制動器。這種制動器將一個作行車制動器的盤式制動器和一個作駐車制動器的鼓式制動器組合在一起。雙作用制動盤2的外緣盤作盤式制動器的制動盤,中間的鼓部作鼓式制動器的制動鼓。
進行駐車制動時,將駕駛室中的手動駐車制動操縱桿拉到制動位置,經一些列槓桿和拉繩傳動,將駐車制動槓桿的下端向前拉,使之繞平頭銷轉動,其中間支點推動制動推桿左移,將前制動蹄推向制動鼓。待前制動蹄壓靠到制動鼓上之後,推桿停止移動,此時制動槓桿繞中間支點繼續轉動。於是制動槓桿的上端向右移動,使後制動蹄壓靠到制動鼓上,施以駐車制動。
解除制動時,將駐車制動操縱桿推回到不制動的位置,制動槓桿在卷繞在拉繩回位彈簧的作用下回位,同時制動蹄回位彈簧將兩制動蹄拉攏。

間隙自調

制動蹄在不工作的原始位置時,其摩擦片與制動鼓間應有合適的間隙,其設定值由汽車製造廠規定,一般在0.25~0.5mm之間。任何制動器摩擦副中的這一間隙(以下簡稱制動器間隙)如果過小,就不易保證徹底解除制動,造成摩擦副拖磨;過大又將使制動踏板行程太長,以致駕駛員操作不便,也會推遲制動器開始起作用的時刻。但在制動器工作過程中,摩擦片的不斷磨損將導致制動器間隙逐漸增大。情況嚴重時,即使將制動踏板踩到下極限位置,也產生不了足夠的制動力矩。目前,大多數轎車都裝有制動器間隙自調裝置,也有一些載貨汽車仍採用手工調節。
制動器間隙調整是汽車保養和修理中的重要項目,按工作過程不同,可分為一次調準式和階躍式兩種。
右圖是一種設在制動輪缸內的摩擦限位式間隙自調裝置。用以限定不制動時制動蹄的內極限位置的限位摩擦環2,裝在輪缸活塞3內端的環槽中,活塞上的環槽或螺旋槽的寬度大於限位摩擦環厚度。活塞相對於摩擦環的最大軸向位移量即為二者之間的間隙。間隙應等於在制動器間隙為設定的標準值時施行完全制動所需的輪缸活塞行程
制動時,輪缸活塞外移,若制動器間隙由於各種原因增大到超過設定值,則活塞外移到0時,仍不能實現完全制動,但只要輪缸將活塞連同摩擦環繼續推出,直到實現完全制動。這樣,在解除制動時,制動蹄只能回復到活塞與處於新位置的限位摩擦環接觸為止,即制動器間隙為設定值。

傳動裝置

目前,轎車上的制動傳動裝置有機械式和液壓式兩種。

機械制動傳動裝置

一般,駐車制動系統的機械傳動裝置組成如右圖所示。駐車制動系統與行車制動系統共用後輪制動器7。施行駐車制動時,駕駛員將駐車制動操縱桿1向上扳起,通過平衡槓桿2將駐車制動操縱纜繩3拉緊,促動兩後輪制動器。由於棘爪的單向作用,棘爪與棘爪齒板嚙合後,操縱桿不能反轉,駐車制動桿系能可靠地被鎖定在制動位置。欲解除制動,須先將操縱桿扳起少許,再壓下操縱桿端頭的壓桿按鈕8,通過棘爪壓桿使棘爪離開棘爪齒板。然後將操縱桿向下推到解除制動位置。使棘爪得以將整個駐車機械制動桿系鎖止在解除制動位置。駐車制動系統必須可靠地保證汽車在原地停駐,這一點只有用機械鎖止方法才能實現,因此駐車制動系統多用機械式傳動裝置。

液壓傳動裝置

目前,轎車的行車制動系統都採用了液壓傳動裝置,主要由制動主缸(制動總泵)、液壓管路、後輪鼓式制動器中的制動輪缸(制動分泵)、前輪鉗盤式制動器中的液壓缸等組成,見右圖。主缸與輪缸間的連線油管除用金屬管(銅管)外,還採用特製的橡膠制動軟管。各液壓元件之間及各段油管之間還有各種管接頭。制動前,液壓系統中充滿專門配製的制動液。
踩下制動踏板4,制動主缸5將制動液壓入制動輪缸6和制動鉗2,將制動塊推向制動鼓和制動盤。在制動器間隙消失並開始產生制動力矩時,液壓與踏板力方能繼續增長直到完全制動。此過程中,由於在液壓作用下,油管的彈性膨脹變形和摩擦元件的彈性壓縮變形,踏板和輪缸活塞都可以繼續移動一段距離。放開踏板,制動蹄和輪缸活塞在回位彈簧作用下回位,將制動液壓回主缸。

助力器

目前,轎車上廣泛裝用真空助力器作為制動助力器,利用發動機喉管處的真空度來幫助駕駛員操縱制動踏板。根據真空助力膜片的多少,真空助力器分為單膜片式和串聯膜片式兩種。
2. 當制動踏板踩下時,起初氣室膜片座8固定不動,來自踏板機構的操縱力推動控制閥推桿12和控制閥柱塞18相對於膜片座8前移。當柱塞與橡膠反作用盤7之間的間隙消除後,操縱力便經反作用盤7傳給制動主缸推桿2(如下圖)。同時,橡膠閥門9隨同控制閥柱塞前移,直到與膜片座8上的真空閥座接觸為止。此時,伺服氣室前後腔隔絕。
3. 控制閥推桿12繼續推動控制閥柱塞前移,到其上的空氣閥座10離開橡膠閥門9一定距離。外界空氣充入伺服氣室後腔(如下圖),使其真空度降低。在此過程中,膜片20與閥座也不斷前移,直到閥門重新與空氣閥座接觸為止。因此在任何一個平衡狀態下,伺服氣室後腔中的穩定真空度與踏板行程成遞增函式關係。

氣壓制動

以發動機的動力驅動空氣壓縮機作為制動器制動的唯一能源,而駕駛員的體力僅作為控制能源的制動系統稱之為氣壓制動系統。一般裝載質量在8000kg以上的載貨汽車和大客車都使用這種制動裝置。
右圖為一汽車氣壓制動系統示意圖。由發動機驅動的空氣壓縮機(以下簡稱空壓機)1將壓縮空氣經單向閥4首先輸入濕儲氣罐6,壓縮空氣在濕儲氣罐內冷卻並進行

ABS防抱

ABS是英文Anti-lockBraking System(防抱死剎車系統)的縮寫。據統計,汽車突然遇到情況踩剎車時,百分之九十以上的駕駛者往往會一腳將剎車踏板踩到底來個急剎車,這時候的車子十分容易產生滑移並發生側滑,即人們俗稱的“甩尾”,這是一種非常容易造成車禍的現象。造成汽車側滑的原因很多,例如行駛速度,地面狀況,輪胎結構等都會造成側滑,但最根本的原因是汽車在緊急制動時車輪輪胎與地面的滾動摩擦會突然變為滑動摩擦,輪胎的抓地力幾乎喪失,此時此刻駕駛者儘管扭動方向盤也會無濟於事。針對這種產生側滑現象的根本原因,汽車專家就研製出車用ABS這樣一套防滑制動裝置。
以前消費者買車,都把有沒有ABS作為一個重要指標。隨著技術的發展,目前,中國絕大部分轎車已經將ABS作為標準配置。但對於ABS的認識以及如何正確使用,很多駕駛員還不是很清楚,甚至還出現了一些對ABS的誤解。一些駕駛員認為ABS就是縮短制動距離的裝置,裝備ABS的車輛在任何路面的制動距離肯定比未裝備ABS的制動距離要短,甚至有人錯誤地認為在冰雪路面上的制動距離能與在瀝青路面上的制動距離相當;還有一些駕駛員認為只要配備了ABS,即使在雨天或冰雪路面上高速行駛,也不會出現車輛失控現象。ABS並不是如有些人所想的那樣,大大提高汽車物理性能的極限。嚴格來說,ABS的功能主要在物理極限的性能內,保證制動時車輛本身的操縱性及穩定性。同時,在加速的時候,也能防止輪胎的純滑移,提高了加速性能和操作穩定性。

故障排除

1.故障現象
制動踏板行程過大,制動作用遲緩,制動效能很低甚至喪失,制動距離增長。
2.故障原因
1)制動油壓力不足。
2)制動系統內有空氣
3)制動踏板自由行程或制動器間隙過大,制動蹄摩擦片接觸不良,磨損嚴重或有油污
4)制動主缸、輪缸活塞和缸管磨損或拉傷,皮碗老化損壞
3.故障的判斷與排除
1)連續踩下制動踏板,如踏板逐漸升高且有彈性感覺,但稍停一會後再踩踏板時仍然很低,即為制動系統內有空氣,這時應對制動系統進行排氣
2)一腳制動不靈,但連續踩幾次踏板時制動效果很好,一般為制動踏板自由行程過大或制動間隙過大。應調整踏板自由行程,而後檢查制動器間隙,必要時進行制動器解體修理
3)踩下制動踏板時,不軟弱不沉,但就是制動效果不良,這一現象為車輪制動器故障,如制動蹄片有油或接觸不良、摩擦片老化、磨損、制動鼓磨損不均。應對制動技術狀況進行檢查,必要時進行調整和修復。

發展趨勢

已經普遍套用的液壓制動現在已經是非常成熟的技術,隨著人們對制動性能要求的提高,防抱死制動系統、驅動防滑控制系統、電子穩定性控制程式、主動避撞技術等功能逐漸融人到制動系統當中,需要在制動系統上添加很多附加裝置來實現這些功能,這就使得制動系統結構複雜化,增加了液壓迴路泄漏的可能以及裝配、維修的難度,制動系統要求結構更加簡潔,功能更加全面和可靠,制動系統的管理也成為必須要面對的問題,電子技術的套用是大勢所趨。
從制動系統的供能裝置、控制裝置、傳動裝置、制動器4個組成部分的發展歷程來看,都不同程度地實現了電子化。人作為控制能源,啟動制動系統,發出制動企圖;制動能源來自儲存在蓄電池或其它供能裝置;採用全新的電子制動器和集中控制的電子控制單元(ECU)進行制動系統的整體控制,每個制動器有各自的控制單元。機械連線逐漸減少,制動踏板和制動器之間動力傳遞分離開來,取而代之的是電線連線,電線傳遞能量,數據線傳遞信號,所以這種制動又叫做線控制動。這是自從ABS在汽車上得到廣泛套用以來制動系統又一次飛躍式發展。
電液複合制動系統是從傳統制動向電子制動的一種有效的過渡方案,採用液壓制動和電制動兩種制動系統。這種制動系統既套用了傳統的液壓制動系統以保證足夠的制動效能和安全性,又利用再生制動電機回收制動能量和提供制動力矩,提高汽車的燃料經濟性,同時降低排放,減少污染。但是由於兩套制動系統同時存在,結構複雜、成本偏高。結構的複雜性也增加了系統失效和出現故障的可能性,維護和保養難度增加。

常見故障

一、制動效能不良
現象:汽車行駛中制動時,制動減速度小,制動距離長。
原因:1.總泵有故障。
2.分泵有故障。
3.制動器有故障。
4.制動管路中滲入空氣。
診斷: 液壓制動系統產生制動效能不良的原因,一般可根據制動踏板行程(俗稱高、低)、踏制動踏板時的軟硬感覺、踏下制動踏板後的穩定性以及邊疆多腳制動時踏板增高度來判斷。
1.一般制動時踏板高度太低、制動效能不良。如連續兩腳或幾腳制動,踏板高度隨這增高且制動效能好轉,說明制動鼓與磨擦片或總泵活塞與推桿的間隙過大。
2. 維持制動時,踏板的高度若緩慢或迅速下降,說明制動管路某處破裂、接頭密閉不良或分泵皮碗密封不良,其回位彈簧過軟或折斷,或總泵皮碗、皮圈密封不良,回油閥及出油閥不良。可首先踏下制動踏板,觀察有無制動液滲漏部位。若外部正常,則應檢查分泵或總泵故障。
3. 連續幾腳制動時,踏板高度仍過低,且在第二腳制動後,感到總泵活塞未回位,踏下制動踏板即有總泵推桿與活塞碰擊響聲,是總泵皮碗破裂或其連續幾腳,回位彈簧太軟。
4. 連續幾腳制動時踏板高度稍有增高,並有彈性感,說明制動管路中滲入了空氣。
5. 連續幾腳,踏板均被踏到底,並感到踏板毫無反力,說明總泵儲液室內制動液嚴重虧損。
6. 連續幾腳制動時,踏板高度低而軟,是總進油孔中儲液室螺塞通氣孔堵塞。
7. 一腳或兩腳制動時,踏板高度適當,但太硬制動效能不良。應檢查各輪磨擦片與鼓的間隙是否太小中高速不當。若間隙正常,則檢查鼓壁與磨擦片表面狀況。如正常,再檢查制動蹄彈簧是否過硬,總泵或分泵皮碗是否發脹,活塞與缸壁配合是否松曠。如均正常,則應進而檢查制動軟管是否老化不暢通。
二、制動突然失靈
現象:汽車在行駛中,一腳或連續幾腳制動,制動踏板均被踏到底,制動突然失靈。
原因: 1.總泵內無制動液。
2.總泵皮碗破損或踏翻。
3.分泵皮碗破損或踏翻。
4.制動管路嚴重破裂或接頭脫節。
診斷: 發生制動失靈的故障,應立即停車檢查。首先觀察有無泄漏制動液處。如制動總泵推桿防塵套處制動液處。如制動總泵推桿防塵套處制動液漏流嚴重,多屬總泵皮碗踏翻或嚴懲損壞。如某車輪制動鼓邊緣有大量制動液,說明該輪分泵皮碗壓翻或嚴重損壞。管路滲漏制動液一般明顯可見。若無滲漏制動液現象,則應檢查總泵儲液室內制動液是否充足。
三、制動發咬
現象:踏下制動踏板時感到既高又硬或沒有自由行程,汽車起步困難或行駛費力。
原因: 1.制動踏板沒有自由行程或其回位彈簧脫落、折斷或過軟。
2.踏板軸銹滯加位困難。
3.總泵皮碗、皮圈發脹或活塞變形或被污物卡住。
4.總泵活塞回位彈簧過軟、折斷,皮碗發脹堵住回油孔或回油孔被污物堵塞。
5.制動蹄磨擦片與制動鼓間隙過小。
6.制動蹄回位彈簧過軟、折斷。
7.制動蹄在支承銷上下能自由轉動。
8.分泵皮碗脹大、活塞變形或有污物粘住。
⒐制動管凹癟、堵塞,使回油不暢。
10.制動液太髒,粘度太大,使回油困難。
診斷: 放鬆制動踏
板後,全部或個別車輪仍有制動作用,即表明制動發咬。行車中出現制動發咬,若各輪制動鼓均過熱,表明總泵有故障。若個別制動鼓過熱,則屬於該輪制動器工作不良。
若故障在總泵時,應先檢查制動踏板自由行程。若無自由行程,一般為總泵推桿與活塞的間隙過小或沒有間隙。若自由行程正常,可拆下總泵儲液室螺塞,踏抬制動踏板,觀察回油情況。如不回油,為回油孔堵塞。如回油緩慢,可檢查制動液是否太髒、粘度太大。如制動液清純,則總泵皮碗、皮圈可能發脹或其回位彈簧過軟,應分解總泵檢查。
若故障在個別車輪制動器發咬,可架起該車輪,旋鬆分泵放氣螺釘,如制動液隨之急速噴出且車輪即刻轉動自如,說明該輪制動管路堵塞,分泵未能回油。如轉動該輪仍發咬,可檢查制動蹄磨擦片與制動鼓間隙是否太小。若上述均正常,則應檢查分泵活蹇以碗及制動蹭回位彈簧的情況。
四、制動跑偏(單邊)
現象:汽車制動時,向一邊偏斜。
原因: 1.兩前輪制動鼓與磨擦片的間隙不一,兩前輪磨擦片的接觸面積相差太大,兩前輪磨片的質量不同,兩前輪制動鼓內徑相差過多,兩前輪制動蹄回位彈簧彈力不等。
2.前輪某側分泵活塞與缸筒摩擦過甚,某側前輪分泵有空氣,軟管老化或分泵皮碗不良或前輪某側制動鼓失圓,兩前輪胎氣壓不一致,某側前輪磨擦片油污、水濕、硬化、鉚釘外露。
3.兩前輪制動蹄支承銷偏心套磨損程度不一。
4.兩後輪有上述前三條故障的。
5.車架變形、前軸移位、前束不合要求、轉向機構松曠及兩前鋼板彈簧彈力不等。
診斷: 檢查時先通過路試製動,根據輪胎拖印查明制動效能不良的車輪予以檢修。拖印短或沒有拖印的車輪即為制動效能不良。可先檢視該輪制動管路是否漏油,輪
胎氣壓是否充足。若正常,可高速磨擦片與制動鼓間隙。如仍無效,可查分泵是否滲入空氣。若無空氣滲入,即拆下制動鼓,按原因逐一檢查制動器各部件。如也正常,說明故障不在制動系。應檢查車架或前軸的技術狀況及轉向機構情況。如有制動試驗台檢查更為方便,看哪個車輪制動力小,即為不良的車輪。

故障現象

沃爾沃轎車行程3萬公里,制動系統發生故障,輕度制動時,忽左忽右跑偏;繼續使用,制動失效。
故障檢修:檢查制動踏板高度及踏板力均符合技術要求。用真空表測量真空助力泵真空度數值也達標。為確定真空泵和制動主缸壓力是否正常,在輪缸處接表測量,結果顯示:左右差值為零,而且啟動真空助力與不啟動真空助力輪缸壓力差值減半(100Bar--50Bar),且解除制動後,四輪轉動靈活,說明進油量和回油量是正常的。拆下摩擦塊測量厚度均為10mm左右。表面上,該車制動系統一切正常,但繼續檢查發現,制動襯塊和盤的表面都非常光滑,更換摩擦塊和制動盤後,制動正常。
故障分析:摩擦打滑的原因是什麼呢?
1、摩擦塊材料變質。如:車輛在下山過程中,長時間或頻繁地使用制動,摩擦塊與制動盤滑動摩擦而產生高溫,高溫下材料中的有機聚合物發生分解。汽車維修養護網
2、制動盤一般為鋼製,雖然有一定的金屬硬度,但高溫不會氧化,不僅硬度降低,而且冷卻過快還會變形,造成制動盤快速磨損,盤的表面粗糙度降低,並產生很深的溝槽,即使更換新的摩擦片制動也不會好轉,而且變形嚴重的情況下造成車輪動不平衡,車身抖動。
3、摩擦打滑情況下使用制動,溫度會越來越高,勢必導致制動分泵溫度增高,橡膠件老化,這些都是影響制動的不良因素。
因此,對於車輛的液壓制動系統,除了進行例行檢查之外,還應特別注意摩擦材料的表面粗糙度,它對保證制動效果是非常重要的。

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