汽車制動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)別及實(shí)際應(yīng)用

張國(guó)元

摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)汽車的安全性越來(lái)越重視，制動(dòng)系統(tǒng)的安全性成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，因此，對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，建設(shè)高性能制動(dòng)系統(tǒng)成為我們的主要目標(biāo)，本文論述了現(xiàn)代汽車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、對(duì)盤式和鼓式汽車制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)分，分別對(duì)鼓式制動(dòng)器、盤式制動(dòng)器進(jìn)行了總結(jié)和分析，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、誤差和診斷分析功能的發(fā)展，重點(diǎn)分析了盤式和鼓式制動(dòng)系統(tǒng)在現(xiàn)代車輛上的使用，闡述其應(yīng)用原理。

關(guān)鍵詞：盤式制動(dòng)器;鼓式制動(dòng)器;應(yīng)用原理

1 汽車制動(dòng)系統(tǒng)概述

1.1 制動(dòng)系統(tǒng)的作用及組成

制動(dòng)系統(tǒng)的主要任務(wù)是使車輛減速甚至停車，在終點(diǎn)保持車速，并保持車輛靜止。它可以由駕駛員控制，產(chǎn)生與汽車行駛方向相反的外力[1]，其作用是根據(jù)駕駛員的要求，使車輛及時(shí)地移動(dòng)、停放或停車，保持車輛下行速度的穩(wěn)定性，制動(dòng)系統(tǒng)還應(yīng)具有以下功能：

（1）一個(gè)穩(wěn)定的停車功能，可以使停車過(guò)程順利。

（2）指示制動(dòng)襯片的干燥功能。如果車輛在濕滑路面上行駛，系統(tǒng)會(huì)以固定的間隔發(fā)出微弱的制動(dòng)脈沖，用于清潔制動(dòng)襯片的水箔，以確?？煽康闹苿?dòng)性能。

（3）在擁堵的情況下，駕駛員只需控制油門踏板，只要將腳從油門踏板上移開，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)施加一定的制動(dòng)力來(lái)減緩?fù)＼囁俣?，因此駕駛員不必經(jīng)常在油門踏板和制動(dòng)踏板之間糾結(jié)。

（4）爬坡可以防止汽車向后或向前滑動(dòng)，當(dāng)汽車在陡坡或平緩的斜坡上起步時(shí)，當(dāng)駕駛員從制動(dòng)踏板切換到加速踏板時(shí)，汽車向后滑動(dòng)，可暫時(shí)啟動(dòng)四個(gè)車輪上的制動(dòng)器，以防止車輛向下滑動(dòng)[2]。

1.2 制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

踩下制動(dòng)踏板時(shí)，機(jī)構(gòu)通過(guò)液壓將腳上的力傳遞到車輪上，但停車需要很大的力，因此制動(dòng)系統(tǒng)必須能夠加強(qiáng)腿部的力量。

利用帕斯卡定律和液壓放大原理，制動(dòng)系統(tǒng)把動(dòng)力傳遞給車輪，給車輪一個(gè)摩擦力，然后車輪也給地面一個(gè)相應(yīng)的摩擦力，在我們談?wù)撝苿?dòng)系統(tǒng)的原理之前，我們應(yīng)該了解三個(gè)原理：杠桿、液壓作用、摩擦力[4]。

制動(dòng)踏板可以利用杠桿釋放人腿的力，然后將此力傳遞給液壓系統(tǒng)。當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，制動(dòng)力由踏板上的杠桿原理增加三倍，再由液壓機(jī)構(gòu)通過(guò)活塞增加三倍，增加的制動(dòng)力使活塞移動(dòng)，活塞壓住閘瓦，這真的是一個(gè)簡(jiǎn)單的剎車模型。這讓我們幾乎了解了剎車系統(tǒng)的原理。

1.3 制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

汽車制動(dòng)系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)可以大大提高車輛的安全性，該系統(tǒng)主要分為常用制動(dòng)系統(tǒng)、駐車制動(dòng)系統(tǒng)和緊急控制系統(tǒng)，其中常用制動(dòng)系統(tǒng)是車輛制動(dòng)過(guò)程中最基本的系統(tǒng)。它能使車輛減速、停車等，也能使車輛在爬坡時(shí)運(yùn)行更平穩(wěn)，因此在設(shè)計(jì)常用制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量采用雙循環(huán)，以保證車輛制動(dòng)性能的可靠性。它獨(dú)立于行車制動(dòng)系統(tǒng)。停車制動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行可以提高車隊(duì)的可靠性。緊急制動(dòng)系統(tǒng)是在行車制動(dòng)發(fā)生故障時(shí)使用的裝置，主要是由于實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)的機(jī)械力，該系統(tǒng)不是獨(dú)立的，主要由驅(qū)動(dòng)或停車系統(tǒng)的幾個(gè)部分組成。

2 制動(dòng)系統(tǒng)的分類

2.1 盤式制動(dòng)器

根據(jù)制動(dòng)口徑的結(jié)構(gòu)，制動(dòng)校準(zhǔn)分為實(shí)心制動(dòng)盤和浮動(dòng)制動(dòng)盤。

（1）駐車制動(dòng)：采用這種制動(dòng)方式，制動(dòng)踏板是固定的，制動(dòng)盤連接在車輪上，在制動(dòng)踏板的開口處旋轉(zhuǎn)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：除活塞和制動(dòng)塊外，沒有其他滑動(dòng)部件，能很容易保證制動(dòng)片的剛度;結(jié)構(gòu)和制造工藝與普通鼓式制動(dòng)器差別不大，從鼓式制動(dòng)器到盤式制動(dòng)器易于實(shí)現(xiàn)，能很好地適應(yīng)多回路制動(dòng)系統(tǒng)的要求。

（2）浮動(dòng)盤式制動(dòng)器：浮動(dòng)盤式制動(dòng)器的制動(dòng)座是浮動(dòng)的，浮動(dòng)盤式制動(dòng)器有兩種，一種是制動(dòng)座可以平行滑動(dòng)，另一種是制動(dòng)座可以繞銷擺動(dòng)，因此有滑動(dòng)和擺動(dòng)兩種，它們的制動(dòng)缸是單側(cè)的，氣缸同側(cè)的制動(dòng)片是可移動(dòng)的，而另一側(cè)的制動(dòng)片與制動(dòng)體相連，在油壓制動(dòng)時(shí)，活塞推動(dòng)可移動(dòng)的制動(dòng)盤靠在制動(dòng)盤上，當(dāng)反作用力推動(dòng)制動(dòng)鉗體和實(shí)心制動(dòng)塊裝置時(shí)，推動(dòng)制動(dòng)盤的另一側(cè)，直到兩個(gè)制動(dòng)塊均勻接合。在制動(dòng)盤處，制動(dòng)踏板不滑動(dòng)，而是垂直于制動(dòng)盤擺動(dòng)。這樣要求制動(dòng)摩擦片應(yīng)預(yù)先楔入。使用時(shí)，應(yīng)逐漸磨損后更換摩擦片，直至殘余厚度均勻?yàn)橹?。這種制動(dòng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)盤內(nèi)側(cè)只有一個(gè)液壓缸，軸線尺寸小，制動(dòng)可進(jìn)一步靠近輪轂;制動(dòng)盤上方無(wú)油流或油管，液壓缸冷卻狀態(tài)好，制動(dòng)液蒸發(fā)的可能性小。

全盤制動(dòng)時(shí)，摩擦的轉(zhuǎn)動(dòng)和固定元件均為盤，各盤的摩擦面與制動(dòng)器接觸，其工作原理與摩擦聯(lián)軸器相同。

2.2 鼓式制動(dòng)器

鼓式制動(dòng)器，也稱為塊式制動(dòng)器，是通過(guò)按壓制動(dòng)輪上的制動(dòng)塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。鼓式制動(dòng)器是以前開發(fā)的一種制動(dòng)系統(tǒng)。鼓式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)自1902年開始在汽車上使用，直到20世紀(jì)20年代才被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)，鼓式制動(dòng)器的主要電流是內(nèi)部電壓。其制動(dòng)塊（閘瓦）位于制動(dòng)輪內(nèi)側(cè)。制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)塊向外張開，摩擦制動(dòng)輪內(nèi)側(cè)，達(dá)到制動(dòng)的目的。鼓式制動(dòng)器用閘瓦壓住鼓式制動(dòng)器獲得制動(dòng)力，可分為內(nèi)壓式和外梁式兩種，內(nèi)鼓式制動(dòng)器接受制動(dòng)鼓內(nèi)筒面作為工作面，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車;外鼓式制動(dòng)器以制動(dòng)鼓外缸面為工作面，目前僅作為部分車輛的駐車制動(dòng)器使用。

鼓式制動(dòng)器根據(jù)制動(dòng)襯片開度的不同形式（也稱為執(zhí)行器）可分為輪缸制動(dòng)器和凸輪軸制動(dòng)器。輪缸制動(dòng)器采用液壓制動(dòng)缸作為閘瓦執(zhí)行器，液壓制動(dòng)系統(tǒng)主要采用液壓制動(dòng)缸;凸輪軸制動(dòng)器使用凸輪軸作為控制裝置，主要由制動(dòng)系統(tǒng)使用。

3 制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用原理

3.1 盤式制動(dòng)器的應(yīng)用原理

制動(dòng)鉗體通過(guò)導(dǎo)銷連接到軸上，軸可以相對(duì)于制動(dòng)盤軸向移動(dòng)。制動(dòng)卡鉗只將油缸放在制動(dòng)盤內(nèi)側(cè)，而外側(cè)的制動(dòng)塊與制動(dòng)缸相連。制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)缸的液壓油通過(guò)進(jìn)油口進(jìn)入制動(dòng)缸，推動(dòng)活塞和制動(dòng)塊向右移動(dòng)，并推到制動(dòng)盤上，使制動(dòng)盤產(chǎn)生活塞制動(dòng)，左反作用力使活塞和制動(dòng)座沿導(dǎo)向軸向左移動(dòng)，直到制動(dòng)盤上的制動(dòng)襯片壓向右側(cè)。此時(shí)，制動(dòng)片壓在制動(dòng)盤的兩側(cè)，制動(dòng)盤夾緊在制動(dòng)器上。

制動(dòng)卡鉗通過(guò)螺栓連接到保持架上，螺栓也充當(dāng)導(dǎo)向銷。支架安裝在前彈簧殼上，殼體可沿導(dǎo)銷相對(duì)于支架軸向移動(dòng)。兩個(gè)制動(dòng)塊安裝在支架上，與支架固定，使兩個(gè)制動(dòng)塊在支架上軸向移動(dòng)，但不上下移動(dòng)，制動(dòng)盤安裝在兩個(gè)制動(dòng)塊之間，用輪胎螺栓固定在前輪上。制動(dòng)襯片在制動(dòng)液壓力下由無(wú)石棉活塞向內(nèi)推動(dòng)，制動(dòng)鉗上的反作用力使制動(dòng)鞍座向內(nèi)移動(dòng)，從而向外推動(dòng)外制動(dòng)襯片，因此內(nèi)外摩擦塊夾住制動(dòng)盤的兩側(cè)，實(shí)現(xiàn)剎車。

矩形密封嵌入制動(dòng)鉗油缸矩形槽內(nèi)，密封邊緣與活塞外圈緊密對(duì)齊。制動(dòng)時(shí)，邊緣在摩擦作用下隨活塞移動(dòng)，引起密封件的彈性變形。如果制動(dòng)自由度為設(shè)定值，則根據(jù)摩擦極限進(jìn)行的襯片極限設(shè)計(jì)應(yīng)與完全制動(dòng)所需的活塞相對(duì)應(yīng)。當(dāng)制動(dòng)器松開時(shí)，密封圈將恢復(fù)變形，活塞在密封圈的彈力作用下回到原來(lái)的位置。如果由于制動(dòng)盤和摩擦點(diǎn)的磨損而引起的制動(dòng)自由度超過(guò)設(shè)定值，則活塞密封變形后，可以在液壓作用下移動(dòng)，直至完全制動(dòng)。制動(dòng)自由度恢復(fù)到設(shè)定值。當(dāng)活塞密封將拉回其初始設(shè)定值時(shí)，活塞密封既充當(dāng)活塞后簧，又充當(dāng)初始設(shè)定值的自調(diào)整裝置[5]。

3.2 鼓式制動(dòng)器的應(yīng)用原理

鼓式制動(dòng)器有一個(gè)與車輪擰在一起并隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)鼓，制動(dòng)鼓內(nèi)的制動(dòng)盤上有一系列的制動(dòng)蹄，制動(dòng)盤上還有其他部件，包括液壓缸、彈簧和連接件，閘瓦與摩擦材料連接，摩擦閘瓦在制動(dòng)過(guò)程中接觸制動(dòng)鼓內(nèi)部，制動(dòng)時(shí)閘瓦受力打開，與制動(dòng)鼓內(nèi)表面發(fā)生摩擦。

制動(dòng)器摩擦片與制動(dòng)鼓之間的摩擦導(dǎo)致車輛制動(dòng)，制動(dòng)器摩擦片種類繁多，摩擦片被破壞或與閘瓦連接，第一閘瓦上的摩擦片長(zhǎng)度較短，第二閘瓦上的摩擦片由于負(fù)荷大而覆蓋整個(gè)閘瓦，另外現(xiàn)在使用的摩擦片固定在閘瓦上，這種設(shè)計(jì)有利于摩擦片與制動(dòng)鼓的接觸，當(dāng)閘瓦上的壓力增大時(shí)，摩擦片與閘瓦微彎，從而增大了接觸面，是一種典型的制動(dòng)摩擦片最厚的部分。

鼓式制動(dòng)器可以手動(dòng)或自動(dòng)設(shè)置，以消除滑片的磨損。手剎有一個(gè)控制螺母，根據(jù)其功能通常稱為可調(diào)夾桿。如果用外部調(diào)整工具轉(zhuǎn)動(dòng)可調(diào)上桿，多余的間隙可以關(guān)閉。

自動(dòng)間隙是為了避免制動(dòng)裝置在正常工作時(shí)由于內(nèi)外運(yùn)動(dòng)而在摩擦表面之間產(chǎn)生多余的間隙。一種可能性是使用一系列電子照相機(jī)。當(dāng)制動(dòng)裝置向外打開時(shí)，可調(diào)筆還跟隨制動(dòng)裝置向外移動(dòng)。這將旋轉(zhuǎn)托板上的可調(diào)凸輪。當(dāng)制動(dòng)蹄松開時(shí)，可調(diào)相機(jī)將保持在新位置。

自動(dòng)間隙調(diào)整的第二種方法是使用制動(dòng)器無(wú)磨損調(diào)整墊。可調(diào)桿的一端移動(dòng)可調(diào)上桿上的棘輪。每次閘瓦向外打開時(shí)，棘輪機(jī)構(gòu)都會(huì)試圖推動(dòng)可調(diào)上拉桿進(jìn)行調(diào)整，無(wú)論車輛是前進(jìn)還是后退，棘輪機(jī)構(gòu)都會(huì)起作用。

4 結(jié)論

汽車制動(dòng)器是汽車的主動(dòng)安全系統(tǒng)。它從誕生到發(fā)展與汽車是完全同步的，沒有良好的制動(dòng)性能，任何汽車都無(wú)法發(fā)展出優(yōu)異的駕駛性能，良好的制動(dòng)效果是安全駕駛的重要保證。因此對(duì)于汽車制動(dòng)系統(tǒng)的類別區(qū)分，對(duì)相關(guān)原理的實(shí)際應(yīng)用尤為重要。不同制動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求也是不同的，因此，對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的分析有助于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)一步維護(hù)。

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