第十五章《汽車構造(第2版)》關文達主編

第一節(jié)概述第二節(jié)液壓制動系第三節(jié)氣壓制動系第四節(jié)輔助制動系第十五章汽車制動系第五節(jié)制動力調節(jié)裝置第六節(jié)防抱死制動系統(tǒng)與驅動防滑系統(tǒng)目前，汽車的行駛速度不斷提高，道路情況越來越復雜。為了在技術上保證汽車的安全行駛，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的制動機構，使行駛中的汽車減低速度甚至停車或者使已經停下來的汽車保持不動。第一節(jié)概述一、制動系的功用二、制動的類型一般汽車應包括兩套獨立的制動系：行車制動系和駐車制動系。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。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。按照制動能源分類，制動系還可分為人力制動系、動力制動系和伺服制動系三種。三、制動系的工作原理汽車制動系簡單的工作原理見圖15－1。它由制動器和液壓傳動機構組成。圖15－1制動系工作原理示意圖1—制動踏板2—推桿3—制動主缸活塞4—制動主缸5—油管6—制動輪缸7—輪缸活塞8—制動鼓9—摩擦片10—制動蹄11—制動底板12—支承銷13—制動蹄回位彈簧1）應具有足夠的制動力，工作可靠。2）操縱輕便。3）前后橋上的制動力分配應合理，左右車輪上的制動力應相等。4）制動應平穩(wěn)。5）避免自行制動。6）散熱性好。7）對掛車的制動系，要求掛車的制動作用略早于主車，掛車自行脫掛時能自動進行應急制動。四、對制動系的要求轎車上采用的雙回路液壓制動系統(tǒng)主要有兩種布置型式：前后分開式和對角線分開式（圖15－2）。第二節(jié)液壓制動系一、液壓制動回路圖15－2液壓制動回路布置型式a）前后分開式b）對角線分開式1—制動主缸2—制動回路二、制動主缸制動主缸分單腔和雙腔式兩種，分別用于單回路和雙回路液壓制動系統(tǒng)。圖15－7所示為串聯(lián)式雙腔制動主缸。圖15－7串聯(lián)式雙腔制動主缸1—套2—密封套3—第一活塞4—蓋5—防動圈6、13—密封圈7—墊片8—擋片9—第二活塞10—彈簧11—缸體12—第二工作腔14、15—進油孔16—定位圈17—第一工作腔18—補償孔19—回油孔三、制動輪缸制動輪缸的功用是將液體壓力轉變?yōu)橹苿犹銖堥_的機械推力。圖15－9所示為雙活塞式制動輪缸示意圖。圖15－9雙活塞式制動輪缸1—缸體2—活塞3—皮碗4—彈簧5—頂塊6—防塵罩7—進油孔8—放氣孔9—放氣閥10—放氣閥防護螺釘四、真空助力器真空助力器是利用真空能（負氣壓能）對制動踏板進行助力的裝置，對它的控制是利用踏板機構直接操縱的。其結構與工作原理見圖15－12。圖15－12真空助力器結構示意圖五、真空增壓器真空增壓器利用真空能對制動主缸輸出的油液進行增壓。真空增壓器的結構見圖15－13。圖15－13真空增壓器結構示意圖真空增壓器工作原理見圖15－14。圖15－14真空增壓器工作示意圖a）踩下制動踏板b）放松制動踏板1—空氣閥3—真空閥5—控制閥膜片6—控制閥活塞7—增壓缸活塞11—截止閥14—推桿16—通氣管19—伺服氣室膜片20—伺服氣室膜片回位彈簧六、液力助壓器圖15－15為一汽奧迪100型轎車選裝的組合液壓系統(tǒng)中的液壓助力器，主要由助力器殼體1、控制套4、控制柱塞5和彈簧3等組成。圖15－15液壓助力器1—液壓助力器殼體2—推桿3—彈簧4—控制套5—控制柱塞6—踏板壓桿7—壓力開關A—進油口B—回油口七、車身自動水平調整系統(tǒng)裝有PR五缸發(fā)動機的一汽奧迪轎車的車身自動水平調整系統(tǒng)的組成與布置如圖15－17所示。圖15－17車身自動水平調整系統(tǒng)的組成與布置1—高壓液壓泵2—彈簧液壓缸3—水平調整閥4—彈力儲能器5—制動力調整器6—儲油罐7—彈性軟管車身自動水平調整系統(tǒng)的油路循環(huán)見圖15－18。圖15－18油路循環(huán)路線示意圖1—高壓液壓泵2—吸油管3—儲油罐4—回油管5—閥桿與連接桿6—水平調整閥7—儲能油管8—分配閥帶調整螺釘9—控制油管10—彈力儲能器11—彈簧液壓缸12—制動力調整器13—高壓油管14—彈性軟管八、液壓式車輪制動器

1．鼓式制動器

（1）領從蹄式制動器領從蹄式制動器的結構如圖15－20所示。圖15－20領從蹄式制動器1—偏心調整螺釘2—墊圈3—鎖止螺母4—托架5—制動底板6—偏心輪調整螺釘7一偏心輪8—摩擦片9—制動輪缸10—回位彈簧11、12—制動蹄（2）雙領蹄式與雙從蹄式制動器在汽車前進時，兩制動蹄均為領蹄的制動器稱為雙領蹄式制動器。圖15－24為雙領蹄式鼓式制動器零件圖。圖15－24雙領蹄式制動器及其零件圖1—制動底版2—輪轂3—銷4—制動蹄限位彈簧和卡環(huán)5—回位彈簧6—制動輪缸7—制動鼓（3）雙向雙領蹄式制動器圖15－26為紅旗CA7560型轎車前輪制動器。圖15－26紅旗CA7560型轎車前輪制動器1—制動鼓2—制動輪缸3—制動底板4—制動鼓散熱筋片5—制動蹄限位片6—上制動蹄7—支座8—輪缸活塞9—調整螺母10—可調支座11—下制動蹄12—防護套13—回位彈簧14—鎖片（４）自增力式制動器自增力式制動器分單向自增力和雙向自增力兩種。圖15－27為北京切諾基BJ2021輕型越野汽車后輪制動器。圖１５－２７北京切諾基BJ２０２１型汽車后輪制動器１—支承銷２—后制動蹄３—可調頂桿４—撥板５—前制動蹄６—拉索７—導向板2．盤式制動器（１）鉗盤式制動器鉗盤式制動器又分為定鉗盤式制動器和浮鉗盤式制動器兩種。定鉗盤式制動器的基本結構見圖15－30。圖１５－３０定鉗盤式制動器結構簡圖１—制動鉗支架２—摩擦片３—輪缸活塞４—制動盤５—密封圈（２）全盤式制動器在重型和超重型載貨汽車上，要求有更大的制動力，為此采用了全盤式制動器。全盤式制動器摩擦副的固定元件和旋轉元件都是圓盤形的，分別稱為固定盤和旋轉盤。其結構原理與摩擦離合器相似。圖15－35所示為黃河JN1181C13型汽車制動系示意圖。第三節(jié)氣壓制動系一、氣壓制動回路圖１５－３５黃河JN１１８１C１３型汽車制動系示意圖圖15－35黃河JN1181C13型汽車制動系示意圖1—并聯(lián)雙腔制動閥2—空氣壓縮機3—手控制動閥4—繼動快放閥5—駐車—應急儲氣筒6—后橋儲氣筒7—復合式后制動氣室8—單向閥9—后充氣管路壓力表傳感器10—后充氣管路氣壓過低報警燈開關11—防凍泵12—檢驗接頭13—濾氣調壓閥14—雙回路壓力保護閥15—制動信號燈開關16—前橋儲氣筒17—前充氣管路氣壓過低報警燈開關18—前充氣管路壓力表傳感器19—前制動氣室20—噴油泵斷油操縱氣缸21—排氣緩速操縱氣缸22—排氣緩速操縱閥圖15－38所示為單缸風冷式空氣壓縮機，由發(fā)動機通過風扇帶輪和V帶驅動。二、空氣壓縮機及調壓閥圖15－38單缸風冷式空氣壓縮機1—排氣閥座2—排氣閥門導向座3—排氣閥門4—氣缸蓋5—卸荷裝置殼體6—定位塞7—卸荷柱塞8—柱塞彈簧9—進氣閥門10—進氣閥座11—進氣閥彈簧12—進氣閥門導向座13—進氣濾清器A—進氣口B—排氣口C—調壓閥控制壓力輸入

調壓閥用來調節(jié)供氣管路中壓縮空氣的壓力，使之保持在規(guī)定的壓力范圍內。同時使空氣壓縮機能卸荷空轉，減少發(fā)動機的功率損失。調壓閥的結構見圖15－39。圖１５－３９調壓閥１—蓋２—調壓螺釘３—彈簧座４—調壓彈簧５—膜片６—空心管７—管接頭（接空壓機卸荷裝置）８—排氣閥９—管接頭（接儲氣筒）１０—調壓閥殼體A—排氣口雙回路制動系中，空氣壓縮機產生的壓縮空氣經雙回路壓力保護閥分別向各回路的儲氣筒充氣，當一條回路損壞漏氣時，壓力保護閥能保證另一條完好的管路繼續(xù)充氣。黃河JN1181C13型汽車的雙回路壓力保護閥見圖15－42。三、雙回路壓力保護閥圖15－42黃河JN1181C13型汽車的雙回路壓力保護閥1—閥體2—彈簧3—密封圈4—活塞式單向閥5—出氣接頭6—限位卡圈A—進氣口B1、B2—出氣口C—氣道D、E—閥腔制動閥的結構隨汽車制動系回路不同，分單腔式、雙腔式和三腔式，雙腔式又可分為并聯(lián)式和串聯(lián)式，而三腔式多為并聯(lián)式。圖15－43所示為東風EQ1090E型汽車的并聯(lián)雙腔膜片式制動閥。圖15－43東風EQ1090E型汽車制動閥四、制動閥圖15－43東風EQ1090E型汽車制動閥1—拉臂2—平衡彈簧上座3—平衡彈簧4—防塵罩5—平衡彈簧下座6、10—鋼球7、12、23、24—密封圈8—推桿9—平衡臂11—上體13—鋼墊14—膜片15—膜片回位彈簧16—芯管17—下體18—閥門19—閥門回位彈簧20—密封墊21—閥門導向座22—防塵堵片25—防塵堵塞（運輸及儲存時用）26—鎖緊螺母27—調整螺釘28—拉臂軸A1—進氣口（通前貯氣筒）A２—進氣口（通后貯氣筒）B１—出氣口（通前制動氣室及掛車空氣管）B２—出氣口（通后制動氣室）C—下部排氣口D—節(jié)流孔E—上部排氣口F—排氣閥座G—進氣閥座H—平衡腔圖１５－４６所示為膜片式繼動閥。五、繼動閥（加速閥）與快放閥圖１５－４６繼動閥（加速閥）１—閥體２—膜片３—閥門４—閥門彈簧５—芯管A—進氣口B—出氣口C—控制氣壓輸入口圖１５－４７所示為膜片式快放閥的結構及工作原理。圖１５－４７膜片式快放閥a）行駛狀態(tài)b）制動進氣狀態(tài)c）解除制動排氣狀態(tài)１—上殼體２—膜片３—緊固螺釘４—密封墊５—下殼體A—接氣源B、C—接制動氣室D—排氣口在兩管路對同一用氣裝置供氣的情況下，為防止兩管路氣壓不等、互相充氣而影響用氣裝置的工作，常采用雙通單向閥，見圖15－48。六、雙通單向閥圖１５－４８雙通單向閥１—管接頭２—密封圈３—橡膠閥４—閥體５—主通氣孔６、７—輔助通氣孔A—駐車制動閥和控制管路B—行車制動閥和控制管路C—儲氣筒D—用氣管路（如掛車制動閥等）制動氣室的作用是將輸入的氣壓轉換成機械能再輸出，使制動器產生制動作用。制動氣室分單制動氣室和復合制動氣室，單制動氣室有膜片式和活塞式之分，復合制動氣室則多采用活塞式。圖15－49所示為膜片式制動氣室。七、制動氣室圖15－49膜片式制動氣室1—橡膠膜片2—蓋3—外殼4—彈簧5—推桿6—連接叉7—卡箍8—螺栓9—螺母氣壓制動系中的制動器一般采用凸輪式機械張開裝置，如圖15－52所示。八、氣壓式車輪制動器圖15－52氣壓式車輪制動器1—制動氣室3—連接叉3—制動調整臂4—蝸桿5—蝸輪6—凸輪軸7—支架8—制動底板9—凸輪10—制動蹄11—支承銷座12—支承銷13—制動鼓14—回位彈簧駐車制動系的作用是使汽車可靠地駐留原地，不致滑溜。在行車中遇到緊急情況時，可同時使用行車制動系和駐車制動系，使汽車緊急制動。駐車制動器有的安裝在變速器或分動器后，也有的裝在主減速器主動軸的前端，而大多數(shù)的汽車在后輪制動器中加裝了必要的機構，使之兼充駐車制動器。駐車制動器有盤式和鼓式兩種。九、駐車制動系輔助制動系的型式很多，如排氣制動、液力減速、電力減速、空氣動力減速等。但在一般汽車上較為常見的是發(fā)動機排氣制動。圖15－57為電磁氣壓控制的排氣制動裝置原理圖。第四節(jié)輔助制動系圖１５－５７電磁氣壓控制的排氣制動裝置原理圖１—進氣消音閥２、４、１４—氣動缸３—排氣制動閥５—貯氣筒６—電源７—排氣制動開關８—信號燈９—離合器踏板１０—離合器開關１１—加速開關１２—噴油量操縱臂１３—熄火操縱臂１５—電磁閥排氣制動開關７—裝在儀表板或轉向軸管上，移至“接通”位置時，儀表板上排氣制動信號燈８亮。電流通過離合器開關１０、電磁閥及加速開關１１，使電磁閥將氣路溝通，排氣制動起作用。移至“斷開”位置時，信號燈滅，排氣制動電路和氣路斷開，不起作用。離合器開關—由離合器踏板控制（或利用操縱離合器的液壓控制）。當踩下踏板時，觸點斷開，電流即切斷；放松踏板，觸點閉合。它的作用是便于在排氣制動過程中換檔，只要踩下離合器踏板，發(fā)動機就恢復供油，同時使排氣制動暫時解除，以保持發(fā)動機的怠速運轉。否則，一踩下離合器踏板，發(fā)動機就停轉，將無法換檔。電磁閥—由氣路開關和移動鐵心及線圈組成。它是氣路的開關，能實現(xiàn)氣路的遠距離操縱。不制動時，斷開排氣制動開關７，信號燈不亮。電磁閥將氣路關閉，各氣動缸通過電磁開關通大氣，兩蝶形閥門在氣動缸活塞回位彈簧作用下開啟，排氣制動不起作用。噴油泵供油拉桿處于正常供油位置。制動時，放松加速踏板，排氣制動開關被接通，電流經排氣制動開關、離合器開關、電磁閥線圈、加速開關形成回路。電磁閥產生吸力，吸下氣路開關閥，關閉排氣口，打開進氣口，壓縮空氣充入氣動缸２、４、１４。氣動缸１４使柴油機停止供油；氣動缸２、４使進氣消音閥、排氣制動閥３關閉進、排氣管，實現(xiàn)排氣制動。限壓閥是一種最簡單的壓力調節(jié)閥。串聯(lián)于液壓或氣壓制動系的后制動管路中。其作用是當前、后制動管路壓力p１和p

２由零同步增長到一定值后，即自動將p

２

限制在該值不變，防止后輪抱死。圖15－58a為液壓式限壓閥結構圖。第五節(jié)懸架一、概述圖１５－５８液壓式限壓閥結構圖。比例閥與限壓閥的區(qū)別在于油壓達到ｐｓ以后，輸出與輸入的油壓按一定比例增加，使實際油壓分配曲線與理想曲線更為接近。比例閥的結構如圖15－59a所示。二、比例閥圖１５－５９比例閥及其特性曲線a）結構b）特性曲線１—閥門２—活塞３—彈簧Ⅰ—滿載理想特性Ⅱ—空載理想特性感載閥有感載限壓閥和感載比例閥兩種。由于感載比例閥的工作特性優(yōu)于感載限壓閥，所以應用較廣。圖15－60所示為一種液壓感載比例閥及特性曲線。三、感載閥圖１５－６０液壓感載比例閥及其特性曲線a）感載比例閥b）特性曲線１—螺塞２—閥門３—閥體４—活塞５—杠桿６—感載拉力彈簧７—搖臂８—后懸架橫向穩(wěn)定桿Ⅰ—滿載理想特性Ⅱ—空載理想特性慣性閥（亦稱G閥）是一種用于液壓系統(tǒng)的制動力自動調節(jié)裝置。慣性閥也有慣性限壓閥與慣性比例閥兩類。慣性限壓閥的構造如圖１５－６３所示。四、慣性閥圖１５－６３慣性限壓閥１—閥體２—慣性球３—閥座４—閥門５—閥蓋A—進油口B—出油口（一）附著系數(shù)與車輪滑移率的關系

1．車輪滑移率

車速和車輪速度之間出現(xiàn)的差異稱為滑移。隨著制動系壓力的增加，車輪滾動成分越來越小，滑移成分越來越大。當車輪制動器抱死時，車輪已不再轉動，而是在地面上作完全滑動。第六節(jié)防抱死制動系統(tǒng)與驅動防滑系統(tǒng)一、制動防抱死系統(tǒng)為了表征滑移成分所占的比例的多少，常用滑移率Ｓ表示。式中Ｓ——車輪滑移率；——車速（車輪中心縱向速度，m／s）；——車輪速度（車輪瞬時圓周速度，＝rω，m／s）；

r——車輪半徑（m）；ω——車輪轉動角速度（rad／s）。

2．附著系數(shù)與滑移率的關系車輪滑移率的大小對車輪與地面間附著系數(shù)有很大影響。圖15－65給出了干燥硬實路面上附著系數(shù)與滑移率的關系。（二）ABS的優(yōu)缺點

ABS的優(yōu)點是：1）制動時保持方向穩(wěn)定性。2）制動時保持轉向控制能力。3）縮短制動距離，在冰雪路面上，可以縮短制動距離１０％～２０％。4）減少輪胎磨損，提高輪胎的使用壽命６％～１０％。5）減少駕駛員緊張情緒。6）提高汽車行駛的平均速度大約１５％。

ABS的缺點是：

1）不能提供超越車輪與路面所能承受的制動效果。2）其性能的好壞受整車制動系統(tǒng)狀況的影響。3）不能取代駕駛員的制動，只能在駕駛員制動時，幫助其達到較好的制動效果。4）在平滑的干路面上制動，熟練駕駛員制動的制動距離可能比ABS工作時制動距離要短，這主要是由于ABS允許滑移率降低到１０％左右。5）在松散的砂土和積雪較深的路面制動，車輪抱死制動要比ABS工作時的制動距離短。（三）ABS的分類

1．按控制方式分類按ABS控制方式分為兩大類，即機械控制式ABS和電子控制式ABS。

2．按控制通道和傳感器數(shù)目分類

（１）四通道式有四個轉速傳感器，在通往四個車輪制動輪缸的管路中，各設一個制動壓力調節(jié)分裝置（如電磁閥），進行獨立控制，構成四通道控制形式。（２）三通道式一般三通道式ABS是對兩前輪進行獨立控制，兩后輪按低選原則進行一同控制。

（３）雙通道式

（４）一通道式ABS一通道式ABS常稱為單通道式ABS。（四）ABS系統(tǒng)的結構與工作原理１．ABS系統(tǒng)的結構無論是液壓制動系統(tǒng)還是氣壓制動系統(tǒng)，電子控制制動防抱死系統(tǒng)（ABS）均由傳感器、電控單元（ECU）和執(zhí)行器三部分組成。見圖15－70。圖１５－７０一汽紅旗CA７２２０型轎車ABS系統(tǒng)的組成１—制動燈開關２—ABS黃色警報燈３—電子液壓控制單元４—后車輪轉速傳感器５—前車輪轉速傳感器６—ABS紅色警報燈７—制動主缸2．ABS系統(tǒng)工作原理（１）常規(guī)制動階段如圖１５－７１所示。圖１５－７１常規(guī)制動狀態(tài)圖１—蓄能器２—減壓閥３—電動液壓泵４—衰減器５—阻斷器６—制動主缸７—衰減器節(jié)流口８—電動機９—制動輪缸（２）制動壓力保持階段如果駕駛員踩制動踏板過重，會造成制動器制動力大于車輪與路面之間的附著力，使汽車制動減速度很大。這時，車輪速度傳感器把車輪將抱死的信號傳給ECU，ECU控制ABS處于觸發(fā)狀態(tài)，使制動輪缸的制動壓力進入保壓狀態(tài)。ECU首先給阻斷閥通電，使電樞向下移動，關閉阻斷閥，制動輪缸壓力和制動主缸壓力隔絕，防止制動輪缸的壓力繼續(xù)增加。（３）制動壓力下降階段在制動輪缸內制動壓力被隔絕后，車輪滑移率逐步增加，將要超出ABS工作范圍（一般滑移率在８％～３５％之間），這時需要降低制動輪缸內的壓力，使車輪滑移率減小。它是通過在制動輪缸中泄出一部分制動液到低壓蓄能器而實現(xiàn)的。（４）制動壓力上升階段減壓狀態(tài)使汽車制動力越來越小，為了取得最佳的制動效果，這時應進入增壓狀態(tài)。ECU發(fā)出指令到液壓調節(jié)器，使阻斷閥開始瞬時打開，讓制動主缸中的制動液進入制動輪缸，制動輪缸內制動壓力增加，汽車開始減速。（５）退出制動當駕駛員放松制動踏板或減小制動踏板力使制動主缸壓力低于制動輪缸壓力時，制動輪缸中的制動液通過阻斷閥上的單向密封皮碗流回到制動主缸，同時電動機８會繼續(xù)運轉把蓄能器中的制動液抽回制動主缸。另外，當出現(xiàn)制動踏板開關斷開或持續(xù)加壓超過一定時間而不能使汽車車速減慢等故障時，系統(tǒng)則退出ABS工作狀態(tài)，阻斷閥斷電打開，制動器完全由駕駛員控制，則常規(guī)制動系統(tǒng)起作用。

１．ASR的工作原理與作用

隨著驅動輪轉矩的不斷增大，汽車的驅動力也隨之增大，當驅動力超過地面附著力時，驅動輪就開始滑轉。驅動輪的滑轉程度用驅動輪滑移率（為了與制動時相區(qū)別，有的稱為驅動滑移率）Sd表示，其表達式為二、驅動防滑系統(tǒng)式中Ｓd——車輪滑移率；——車速（車輪中心縱向速度，m／s）；——車輪速度（車輪瞬時圓周速度，＝rω，m／s）；

r——車輪半徑（m）；ω——車輪轉動角速度（rad／s）。

驅動時縱向附著系數(shù)與車輪滑移率的關系，與制動時相似，見圖１５－７４。圖１５－７４附著系數(shù)（縱向）與滑移率的關系2．ASR的優(yōu)點

ASR能在驅動滑轉時自動調節(jié)滑移率，充分利用驅動車輪的最大附著力，具體優(yōu)點是：