駐車制動裝置的設計

1、設計技術(shù)駐車制動裝置的設計黃鍵李薇辜振宇(福州大學機械工程學院 福州 350002)摘要：本文比較詳細地介紹了駐車制動裝置的結(jié)構(gòu)形式和設計方法。關(guān)鍵詞：駐車制動設計1 前言駐車制動裝置是使汽車在路面（包括斜坡）上停駐時，為防止車輛滑行，以及汽車在坡道上起步時，用以防止車輛后退的裝置。駐車制動裝置有別于行車制動裝置，它們各自有相互獨立的操縱裝置，駐車制動裝置常采用手操縱機構(gòu)，所以通常又稱為手制動，但駐車制動裝置既可以是手操縱也可以是腳操縱。一般小汽車和輕型卡車采用手操縱機構(gòu)，而大型車輛則采用腳操縱的駐車制動踏板機構(gòu)。本文主要介紹手操縱的駐車制動裝置。2 駐車制動裝置的結(jié)構(gòu)駐車制動裝置包括駐車制動

2、器和駐車驅(qū)動機構(gòu)兩部分。駐車制動器按其作用部位分為兩種類型，一種是制動傳動軸的中央制動器，另一種是與行車制動器共用的車輪制動器，目前，多采用作用于后輪的駐車機構(gòu)。駐車驅(qū)動機構(gòu)因其對可靠性的要求較高，一般都采用機械式的驅(qū)動機構(gòu)，但究竟是采用中央制動器駐車還是采用車輪制動器駐車，其駐車驅(qū)動機構(gòu)有所不同，而不管是哪一種的駐車類型，制動器都有鼓式和盤式之分，所以，駐車驅(qū)動機構(gòu)還有所差異。圖 1 為采用盤式中央制動器的駐車制動裝置，在鼓式制動器中利用行車制動器作手制動器使用時，如圖 3，一般是在它的后制動蹄上通過固定銷裝有一個制動蹄杠桿，在這個杠桿的中間通過一根制動蹄推桿同前制動蹄連接。駐車制動時，拉緊

3、或擺動手制動操縱桿，經(jīng)一系列杠桿和拉繩傳動，將駐車制動杠桿的下端向前拉，使之繞固定銷轉(zhuǎn)動，其中間支點推動制動推桿左移，將前制動蹄推向制動鼓。當前制動蹄壓靠到制動鼓上之后，推桿停止移動，此時制動杠桿繞中間支點繼續(xù)轉(zhuǎn)動，于是制動杠桿的上端向右移動，使后制動蹄壓靠到制動鼓上，從而產(chǎn)生駐車制動作用。對于帶有駐車驅(qū)動的盤式車輪制動器，如圖4，駐車時是通過駐車拉索的拉動使位于制動鉗體內(nèi)的指銷推動輔助活塞移動，輔助活塞進而頂住活塞移動，先使活塞一側(cè)的制動塊壓靠到制動盤，接著，此反作用力則推動制動鉗體連同另一側(cè)的制動塊壓靠到制動盤，從而產(chǎn)生駐車制動作用。3 駐車制動裝置的設計3.1 結(jié)構(gòu)設計駐車制動裝置的設計

4、其實應在行車制動系設計時加以考慮，首先應選擇駐車制動裝置的類型：轎車上一般93設計技術(shù)采用駐車與行車制動共用的車輪制動器，而貨車上一般采用中央制動器。對于前者，考慮到行車制動與駐車制動的功能合二為一，如果是用鼓式的制動器，那么制動器就要選用領(lǐng)從蹄式或雙向增力式的結(jié)構(gòu)，高級轎車更多的是使用雙向增力式的結(jié)構(gòu)；對于后者，由于是中央制動器，行車制動器的選擇就不受駐車制動的影響，而駐車制動器如果是用鼓式的制動器，則大多采用結(jié)構(gòu)簡單的領(lǐng)從蹄式或雙向增力式。94設計技術(shù)駐車制動裝置的類型確定后，進行駐車驅(qū)動機構(gòu)的設計。采用中央制動器的駐車驅(qū)動機構(gòu)比較簡單，主要考慮手操縱力的大小和手柄的操作空間應符合人體工程

5、。采用車輪制動器的駐車驅(qū)動機構(gòu)除了設計杠桿增大手作用力外，還應考慮施加給兩個后制動器的駐車驅(qū)動力應相等，所以，在駐車驅(qū)動機構(gòu)中要設置均衡器，用來向每個后制動器施加相等的作用力。圖 5 是幾種常見的均衡器。其中形式（d）通常用于盤式車輪制動器，其它幾種大多用于鼓式車輪制動器。手制動操縱桿的設計主要根據(jù)駕駛室的空間大小，常見的有拉桿式的（如圖6 中所示），也有擺臂式的（如圖 7）。駐車制動裝置的結(jié)構(gòu)形式都確定后，還應校核以下幾項，使其滿足要求。3.2 駐坡效能的驗算駐坡效能是以汽車在良好路面上能可靠而無時間限制地停駐的最大坡度（%）來衡量，圖 7 為汽車在上坡路上停駐時的受力情況，根據(jù)參考文獻1，

6、可知汽車在上坡路和下坡路上停駐時的坡度極限傾角和分別是：= arctanL1L hg '=arctan L1L +hg式中 -輪胎與地面間的附著系數(shù)， =0.7，如果坡度極限傾角和不小于16%20%，則說明汽車滿足駐坡效能。3.3 制動手柄拉力的驗算駐車制動器要能保證產(chǎn)生汽車在坡路為的坡道上可靠地制動力矩為：T0= W r esin 停車所需的（1）式中 re-車輪的有效半徑，m； W-汽車所受重力，N；單個后輪駐車制動器的制動力矩上限為：T01=12 W resin（2）中央駐車制動器的制動力矩上限為： T=W resin（3） 0i0式中 i0-后驅(qū)動橋的主減速比；設加在手制動操縱

7、桿上的拉力為 P，對于駐車制動共用后輪制動器時它的制動驅(qū)動力 F 為：1F =Pm（4）2式中 P-施加在手制動操縱桿上的拉力，95-駐車驅(qū)動機構(gòu)的總杠桿比，設計技術(shù)m-駐車驅(qū)動機構(gòu)的機械效率，m=0.60.8，對于中央駐車制動器，它的制動驅(qū)動力 F 為：F = P (5) m在如圖 8 的駐車驅(qū)動方式中，當車輪有正向滑行趨勢時，分別對兩個制動蹄進行受力分析，可得：圖 8 駐車制動器簡圖 （a）制動器簡圖 (b)受力分析圖 +)F N = 0(Q l13l1f 11cQ l2 3= Ff2 +N2 cF其中，f1= N1， Ff2= N2， 為制動蹄與制動鼓間的摩擦系數(shù)，將NFf 11=，NF

8、f22=代入方程組，求得 Ff1 和 Ff2 ，T = (F+ F)()Q l 所以，制動力矩=Q l13 l1+2 3f 1f 2 + clc對制動蹄杠桿進行受力分析，并令 =2，可得：l1Q1= F ， Q2= ( 1)F ，帶入上式，則F l) ( 1)FlT = (3 l1+3 （6） c c+ 對于駐車制動共用后輪制動器，將（4）式代入（6）式；對于中央駐車制動器，將（5）式代入（6）式，使T T01T01見（2）式或T T0T0見（3）式，計算出的駐車制動手柄拉力應不大于 500N（轎車）700N（貨車），否則，可通過改變駐車驅(qū)動機構(gòu)的總杠桿比或制動蹄杠桿的值進行調(diào)整。 同理，也可求得當車輪有逆向滑行趨勢時的制動力矩為：96F l) ( 1)Fl設計技術(shù)T = (3 l1+3 (7) c+ c 按同樣方法進行驗算。3.4 制動手柄行程的驗算制動手柄行程應不大于 160200mm。制動蹄杠桿端行程一般為 810mm.，所以制動手柄行程 s=×u65288X810）mm，可見，為了使制動手柄行程滿足要求，實際上可選 20 或與此數(shù)相差不多的數(shù)值。另外，駐車制動操縱裝置的安裝位置要適當，其操縱裝置必須有足夠的儲備行程，一般應在操縱裝置全行程的三分之二以內(nèi)