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第二十二章 制动系 第二节 制动器
发布时间:2024-04-10 12:24:07 来源:乐鱼app体育官方入口 作者:leyu手机版
   详细介绍:

  如前节所述,制动器是制动系中用以产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力的部件。后一提法适用于驻车制动器。除了竞赛汽车上才装设的,通过张开活动翼板以增加空气阻力的空气动力缓速装置以外,一般制动器都是通过其中的固定元件对旋转元件施加制动力矩,使后者的旋转角速度降低,同时依靠车轮与路面的附着作用,产生路面对车轮的制动力以使汽车减速。

  凡利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩的制动器,都称为摩擦制动器。除本章第七节所讨论的各种缓速装置以外,行车、驻车及第二(或应急)制动系所用的制动器,几乎都属于摩擦制动器。

  目前各类汽车所用的摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大类。前者的摩擦副中的旋转元件为制动毂,其工作表面为圆柱面;后者的旋转元件则为圆盘状的制动盘,以端面为工作表面。

  旋转元件固装在车轮或半轴上,即制动力矩直接分别作用于两侧车轮上的制动器,称为车轮制动器。旋转元件固装在传动系的传动轴上,其制动力矩须经过驱动桥再分配到两侧车轮上的制动器,则称为中央制动器。车轮制动器一般用于行车制动,也有兼用于第二制动(或应急制动)和驻车制动的。中央制动器一般只用于驻车制动和缓速制动。

  鼓式制动器由内张型和外束型两种。前者的制动鼓以内圆柱面为工作表面,在汽车上应用广泛;后者制动鼓的工作表面则是外圆柱面,目前只有极少数汽车用作驻车制动器。

  内张型鼓式制动器采用带摩擦片的制动蹄作为固定元件。位于制动鼓内部的制动蹄在一段承受主动力时,可绕另一端的支点向外旋转,压靠到制动鼓内圆面上,产生摩擦力矩(制动力矩)。凡对蹄端加力使蹄转动的装置,统称为制动蹄促动装置。

  图23-1所示的制动器以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置,故称为轮缸式制动器。此外,还有用凸轮促动装置的凸轮式制动器和用楔促动装置的楔式制动器等。

  图23-2所示的北京BJ2020N型汽车的后轮制动器,即为领从式制动器。作为旋转元件的制动鼓18固装在车轮轮鼓的凸缘上。作为固定部分零件装配基体的制动底板3,用螺栓与后驱动桥壳半轴套管上的凸缘连接(前轮制动器的制动底板则应与前桥转向节的凸缘连接)。用钢板料焊接成T形截面的前后两制动蹄1和9,及其腹板下端的孔分别同两支承销11上的偏心轴颈作动配合。制动蹄的外圆面上,用埋头铆钉铆接着一般用石棉纤维及其他物质混合压制而成的摩擦片2。铆钉头顶端埋入深度约为新摩擦片厚度的一半。

  属于液压传动装置的制动轮缸19直接作为制动蹄促动装置,也用螺钉装在制动底板上,因而在结构上它又成为制动器不可分割的组成部分。制动蹄腹板的上端松嵌入压合在制动轮缸活塞5上的顶块6的直槽中。两制动蹄由回位弹簧4和10拉拢,并以焊在幅板上的锁销8紧靠着装在制动底板上的调整凸轮7。限位杆15借螺纹旋装在制动底板上。制动蹄限位弹簧14使制动蹄腹板紧靠着限位杆15中部的台肩,借以防止制动蹄的轴向窜动。

  制动时,两蹄在轮缸中液压的作用下,各自绕其支承销偏心轴颈的轴线向外旋转,紧压倒制动鼓上。解除制动时,撤出液压,两蹄便在弹簧4和10的作用下回位。

  设汽车前进时制动鼓旋转方向如图中箭头所示(这称为制动鼓正向旋转)。沿箭头方向看去,前制动蹄1的支承点在其前端,轮缸所加的促动力作用与其后端,因而该制动蹄张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相同。具有这种属性的制动蹄称为领蹄。与此相反,后制动蹄9的支承点在后端,促动力加于其前端,其张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相反。具有这种属性的制动蹄称为从蹄。当汽车倒驶,即制动鼓反向旋转时,蹄1变成从蹄,而蹄9则变成领蹄。这种在制动毂正向旋转和反向旋转时都有一个领蹄和一个从蹄的制动器,即称为领从蹄式制动器。

  在图式的结构实例中,轮缸中的两个活塞都可在缸内轴向浮动,且两者直径相同。因此,制动时两个活塞对两个制动蹄所加的促动力永远是相等的。凡两蹄所受促动力相等的领从蹄式制动器,都可称为等促动力制动器。

  等促动力式制动器的制动力受力情况如图23-3所示。制动时,领蹄1和从蹄4在相等的促动力Fs的作用下,分别绕各自的支承点2和3旋转到紧压在制动鼓5上。旋转的制动毂即及对两制动蹄分别作用着微元法向反力的等效合力(以下简称为法向合力)FN1和FN2,以及相应的微元切向反力(即微元摩擦力)的等效合力(以下简称切向合力)FT1和FT2。为解释方便起见,姑且假设这些力的作用点和方向如图所示。两蹄上的这些力分别为各自的支点2和3的支点反力FS1和FS2所平衡。由图可见,领蹄上的切向合力FT1所造成的绕支点2的力矩与促动力FS所造成的绕同一支点的力矩是同向的。所以力FT1的作用结果是使领蹄1在制动鼓上压得更紧,即力FN1变得更大,从而力FT1也更大。这表明领蹄具有“增势”的作用。与此相反,切向合力FT2则使从蹄4有放松制动鼓,即有使FN2和FT2本身减小的趋势,故从动蹄具有“减势”作用。

  由上述可见,虽然领蹄和从蹄所受的促动力相等,但制动鼓所受法向反力FN1和FN2却不相等,且FN1FN2,相应地FT1FT2,故两制动蹄对制动鼓所施加的制动力矩不相等。一般说来,领蹄制动力矩约为从蹄制动力矩的2-2.5倍。倒车制动时,虽然蹄4变成领蹄,蹄1变成从蹄,但整个制动器的制动效能还是同前进制动时一样。

  显然,由于领蹄和从所受法向反力不等,在两蹄摩擦片工作面积相等的情况下,领蹄摩擦片上的单位压力较大,因而磨损较严重。为了使领蹄和从蹄的摩擦片寿命接近,有些领从蹄式制动器的领蹄摩擦片的周向尺寸设计的较大。但是这样将使得两蹄摩擦片不能互换,从而增加了零件种数和制造成本。

  此外,领从蹄式制动器的制动所受到的来自两蹄的法向力(数值上分别等于力FN1和FN2)不相平衡,则此二法向力之和只能由车轮的轮毂轴承的反力来平衡。这就对轮毂轴承造成了附加径向载荷,使其寿命缩短。反制动鼓所受来自两蹄的法向力不能相互平衡的制动器,均属非平衡式制动器。

  上海桑塔纳轿车的后轮制动器也使领从蹄式制动器,如图23-4所示。其结构特点在于制动蹄采用了浮式支承。制动蹄的上、下支承面均加工成弧面,下端支靠在固定与制动底板上的支承板1上。轮缸活塞通过两端带耳槽的支承块7对制动蹄的上端施促动力。这种支承结构可使整个制动蹄沿支承平面有一定浮动量。其优点是制动蹄可以自动定心,保证有可能与制动鼓全面接触。这种结构的另一特点是,该行车制动器可兼充驻车制动器,因此在制动器中还装设了驻车机械促动装置。

  驻车制动杠杆13上端用平头销10与后制动蹄14连接,其上部卡入驻车制动推杆12右端的切槽中作为中间支点,下端与拉绳连接。前、后制动蹄的腹板卡在驻车制动推杆12两端的切槽中。驻车制动推杆外弹簧8左端钩在推杆12的左弯舌上,而右端钩在后制动蹄14的腹板上,驻车制动推杆内弹簧11的左端钩在前制动蹄4的腹板上,而右端则钩在推杆12的有弯舌上。

  进行驻车制动时,须将驾驶室中的手动驻车制动操纵拉杆拉到制动位置,经一系列杠杆和拉绳的传动,将驻车制动杠杆13的下端向前拉,使之绕上端支点(平头销10)转动。制动杠杆13在转动过程中,其中间支点推动制动推杆12左移,将前制动杠杆13的中间支点成为其继续转动的新支点。于是,制动杠杆13的上端右移,使后制动蹄14压靠到制动鼓上,施以驻车制动。

  解除制动时,应将驻车制动操纵杆推回到不制动位置,制动杠杆13在回位弹簧(图中未标出)作用下回位,同时制动蹄回位弹簧15将两蹄拉拢。推杆内、外弹簧11和8除可将两蹄拉回原始位置外,还用以防止制动推杆在不工作时窜动,碰撞制动蹄而发生噪声。

  目前,国内一些轿车(如红旗7220型、奥迪100型和捷达轿车等)的后轮制动与上述结构基本相同。

  在制动鼓正向旋转时,两蹄均为领蹄的制动器称为双领蹄式制动器,如图23-5所示的北京BJ2020N型汽车前轮制动器。两制动蹄各用一个单活塞式制动轮缸2,且两套制动蹄、轮缸、支承销和调整凸轮等,在制动底板上的布置是中心对称的,以代替领从蹄式制动器中的轴对称布置。两个轮缸可借轮缸连接油管13连通,使其中油压相等。这样,在前进制动时,两蹄都是领蹄,制动器的效能因而得到提高。但必须看到,在倒车制动时,两蹄将都变成从蹄。

  可以设想,在倒车制动时,如果能使上述制动器的两制动蹄的支承点和促动力作用点互换位置,就可以得到与前进制动时相同的制动效能。

  红旗CA7560型轿车的前、后轮制动器就是根据上述设想制成的一种双向双领蹄式制动器。其中前轮制动器结构如图23-6所示。制动底板3上的所有固定元件,如制动蹄、制动轮缸、回位弹簧等,都是成对的,而且使既按轴对称,又按中心对称布置。两制动蹄的两端都采用浮式支承,且支点的轴向位置也是浮动的。

  在前进制动时,所有的轮缸活塞8都在液压作用下向外移动,将两制动蹄6和11压靠在制动鼓1上。在制动鼓的摩擦力距作用下,两蹄都绕车轮中心O,朝箭头所示的车轮旋转方向转动,将两轮缸活塞外端的支座7推回,直到顶靠着轮缸端面为止。此时,两轮缸的支座7方称为制动蹄的支点,制动器的工作情况便同图23-5所示的制动器一样。

  倒车行驶时,摩擦力矩方向改变,使两制动蹄绕车轮中心O逆箭头方向转过一个角度,将可调支座10连同调整螺母9一起推回原位,于是两个可调支座10便成为蹄的新支承点。这样,为各制动蹄的支点和促动力作用点的位置都与前进制动时相反,其制动效能同前进制动时完全一样。

  红旗CA7560型轿车制动器的摩擦片不用埋头铆钉铆接,而用树脂粘接剂与制动蹄粘接,其优点是容许摩擦片有较大的磨损量,使用寿命长;摩擦片工作表面上因无铆钉孔,便不会聚集磨屑,且增加了摩擦面积;该制动系的另一特点是,前、后轮制动器均采用双领蹄式制动器,即每个制动器都有两个轮缸,因而便于布置双回路制动系统(参看图23-37)。

  左右两侧车轮的双领蹄式制动器若对调安装,便都成为在制动鼓正向旋转时两蹄均为从蹄的双从蹄式制动器。当然,这只是说,这两种制动器的原则差异只在于固定元件和旋转元件的相对运动方向不同,实际上无论是双领蹄还是双从蹄式制动器,都必须又防止左右装错的措施。

  显然,双从蹄式制动器的前进制动效能低于双领蹄式和领从蹄式制动器。但其效能对摩擦因数的变化的敏感程度较小,,即有良好的制动效能稳定性。

  双领蹄、双向双领蹄、双从蹄式制动器的固定元件布置都是中心对称的。如果间隙调整正确,则其制动鼓所受两蹄施加的两个法向合力能互相平衡,不会对轮鼓轴承造成附加径向载荷。因此,这三种制动器都属于平衡式制动器。

  (1)单向自增力式制动器 其结构原理及制动蹄的受力情况如图23-7所示。第一制动蹄1和第二制动蹄3的下端分别浮支在浮动的顶杆2的两端。制动器只在上方有一个支承销5。不制动时,两蹄上端均借各自的回位弹簧拉靠在支承销上。制动正向旋转方向如箭头所示。

  汽车前进制动时,单活塞式轮缸6只将促动力FS1加于第一蹄,使其上端离开支承销,整个制动蹄绕顶杆左端支承点旋转,并压靠在制动鼓4上。显然,第一蹄是领蹄,并在促动力FS1、法向合力FN1、切向(摩擦)合力FT1和沿顶杆轴线的作用下处于平衡状态。顶杆2由于是浮动的,自然成为第二蹄的促动装置,而降与力FS3大小相等、方向相反的促动力FS2施于第二蹄的下端,故第二蹄也是领蹄。正因为顶杆是完全浮动的,不受制动底板约束,作用在第一蹄上的促动力和摩擦力的作用不想一般领蹄那样完全被制动鼓的法向反力和固定于制动底板上的支承件反力的作用所抵消,而是通过顶杆传到第二蹄上,形成第二蹄促动力FS2。所以,FS2FS1。此外,力FS2对第二蹄支承点的力臂也大于FS1对第一蹄支承点的力臂。因。

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