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汽车转向与制动详细知识.ppt

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汽车 转向 制动 详细 知识
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第五部分汽车转向系统与制动系统,08.02.28(四),汽车转向系统,一、概述,汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称。汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。,(一)汽车转向系统的类型和组成1.机械转向系统 机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源,所有传递力的构件都是机械的,主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。 当前轮为独立悬架时,机械转向系统的组成及布置与红旗CA7220型轿车相似。,一、概述,一、概述,当前轮为非独立悬架时,机械转向系统的组成及布置如下图所示。由于转向盘距离转向器较远,二者之间用万向节和传动轴构成的万向传动装置相连。,一、概述,2.动力转向系统 动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机(或电动机)的动力作为转向能源的转向系统。动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。,一、概述,一、概述,(二)两侧转向轮偏转角之间的理想关系式 汽车转向行驶时,为了避免车轮相对地面滑动而产生附加阻力,减轻轮胎磨损,要求转向系统能保证所有车轮均作纯滚动,即所有车轮轴线的延长线都要相交于一点。 cotα=cotβ+B/L 其中α、β分别是内外侧转向轮的偏转角,B是两侧主销轴线与地面相交点之间的距离;L是汽车轴距。,证明:∵∴,一、概述,如果是多轴汽车转向,转向轮转角间的关系与双轴汽车基本相同。,一、概述,(三)转向系统传动比1.转向器角传动比 转向盘转角增量与相应的转向摇臂转角增量之比iω1称为转向器角传动比。2.转向传动机构角传动比 转向摇臂转角增量与转向盘一侧转向节的相应转角增量之比iω2称为转向传动机构角传动比。3.转向系统角传动比 转向盘转角增量与同侧转向节相应转角增量之比iω为转向系统角传动比。 iω=iω1iω24.转向系统的力传动比 两个转向轮受到的转向阻力与驾驶员作用在转向盘上的手力之比ip称为转向系统的力传动比,它与角传动比iω成正比。,一、概述,(四)转向盘的自由行程 转向盘在空转阶段的角行程称为转向盘的自由行程。转向盘的自由行程有利于缓和路面冲击,避免驾驶员过度紧张,但不宜过大,否则将使转向灵敏性能下降。,二、转向操纵机构,(一)转向操纵机构的组成转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转向操纵机构。,二、转向操纵机构,(二)转向操纵机构的部件及安全装置1.转向盘 转向盘由轮缘、轮辐和轮毂组成。转向盘轮毂的细牙内花键与转向轴连接,转向盘上都装有喇叭按钮,有些轿车的转向盘上还装有车速控制开关和安全气囊。,二、转向操纵机构,2.转向轴、转向柱管及其吸能装置 转向轴是连接转向盘和转向器的传动件,转向柱管固定在车身上,转向轴从转向柱管中穿过,支承在柱管内的轴承和衬套上。 轿车除要求装有吸能式转向盘外,还要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。转向轴和转向柱管吸能装置的基本工作原理是:当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时,通过转向柱管或支架产生塑性变形、转向轴产生错位等方式,吸收冲击能量。,二、转向操纵机构,1)转向轴错位缓冲,二、转向操纵机构,2)转向轴错位和支架变形缓冲 Mazda 6轿车转向柱管吸能装置的工作原理是:发生碰撞时,转向器向后移动,下转向传动轴插入上转向传动轴的孔中,上转向传动轴被压扁,吸收了冲击能量。此外,转向柱管通过支架和U形金属板固定在仪表板上。当驾驶员身体撞击转向盘后,转向管柱和支架将从仪表板上脱离下来向前移动。这时,一端固定在仪表板上而另一端固定在支架上的U形金属板就会产生扭曲变形并吸收冲击能量。,二、转向操纵机构,二、转向操纵机构,3)转向柱管变形吸收冲击能量并缓冲 如果汽车上装用了网格状或波纹管式转向柱管吸能装置,当发生猛烈撞车导致人体冲撞转向盘时,网格部分或波纹管部分将被压缩产生塑性变形,吸收冲击能量。,三、转向器,(一)齿轮齿条式转向器 齿轮齿条式转向器是以齿轮和齿条传动作为传动机构,常用于轿车、微型货车和轻型货车。 齿轮齿条传动的基本工作原理如动画所示。,三、转向器,目前,轿车普遍采用的都是齿轮齿条式转向器,其基本组成如下图所示。,三、转向器,三、转向器,(二)循环球式转向器 循环球式转向器中一般有两级传动副,第一级是螺杆螺母传动副,第二级是齿条齿扇传动副。常用于各种轻型和中型货车,也用于部分轻型越野汽车。 转向螺杆转动时,通过钢球将力传给转向螺母,使螺母沿轴向移动。同时,在螺杆、螺母和钢球间的摩擦力矩作用下,所有钢球便在螺旋管状通道内滚动,形成“球流”。,三、转向器,三、转向器,(三)蜗杆曲柄指销式转向器 具有梯形截面螺纹的转向蜗杆支承在转向器壳体两端的球轴承上,蜗杆与锥形指销相啮合,指销用双列圆锥滚子轴承支于摇臂轴内端的曲柄孔中。当转向蜗杆随转向盘转动时,指销沿蜗杆螺旋槽上下移动,并带动曲柄及摇臂轴转动。,四、转向传动机构,从转向器到转向轮之间的所有传动杆件总称为转向传动机构。 转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节,使转向轮偏转,并使两转向轮偏转角按一定关系变化,以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。,(一)与非独立悬架配用的转向传动机构1.转向传动机构的组成 转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形等零部件共同组成,其中转向梯形由梯形臂、转向横拉杆和前梁共同构成。,四、转向传动机构,2.转向摇臂 循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器通过转向摇臂与转向直拉杆相连。转向摇臂的大端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴的外端连接,小端通过球头销与转向直拉杆作空间铰链连接。,四、转向传动机构,3.转向直拉杆 转向直拉杆是转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件,具有传力和缓冲作用。在转向轮偏转且因悬架弹性变形而相对于车架跳动时,转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动,为了不发生运动干涉,三者之间的连接件都是球形铰链。,四、转向传动机构,4.转向横拉杆 转向横拉杆是转向梯形机构的底边,由横拉杆体和旋装在两端的横拉杆接头组成。其特点是长度可调,通过调整横拉杆的长度,可以调整前轮前束。,四、转向传动机构,(二)与独立悬架配用的转向传动机构 当转向轮采用独立悬架时,为了满足转向轮独立运动的需要,转向桥是断开式的,转向传动机构中的转向梯形也必须断开。 与独立悬架配用的多数是齿轮齿条式转向器,转向器布置在车身上,转向横拉杆通过球头销与齿条及转向节臂相连。,四、转向传动机构,当采用循环球式转向器时,转向传动机构的杆件较多,如下图所示。,五、液压助力转向系统,(一)动力转向系统概述 动力转向系统是将发动机输出的部分机械能转化为压力能(或电能),并在驾驶员控制下,对转向传动机构或转向器中某一传动件施加辅助作用力,使转向轮偏摆,以实现汽车转向的一系列装置。采用动力转向系统可以减轻驾驶员的转向操纵力。 动力转向系统由机械转向器和转向加力装置组成。 根据助力能源形式的不同可以分为液压助力、气压助力和电动机助力三种类型。其中液压助力转向系统应用较为普遍,以下重点介绍其类型及典型零部件。1.液压助力转向系统1)常压式液压助力转向系统 其特点是无论转向盘处于中立位置还是转向位置,也无论转向盘保持静止还是运动状态,系统工作管路中总是保持高压。,五、液压助力转向系统,五、液压助力转向系统,2)常流式液压助力转向系统 其特点是转向油泵始终处于工作状态,但液压助力系统不工作时,基本处于空转状态。多数汽车都采用常流式液压助力转向系统。,五、液压助力转向系统,2.液压助力转向系统的转向控制阀1)滑阀式转向控制阀 阀体沿轴向移动来控制油液流量的转向控制阀,称为滑阀式转向控制阀,简称滑阀。,五、液压助力转向系统,2)转阀式转向控制阀 阀体绕其轴线转动来控制油液流量的转向控制阀,称为转阀式转向控制阀,简称转阀。,五、液压助力转向系统,3.常流式液压助力转向系统的结构布置方案 机械转向器和转向动力缸设计成一体,并与转向控制阀组装在一起,这种三合一的部件称为整体式动力转向器。另一种方案是只将转向控制阀同机械转向器组合成一个部件,该部件称为半整体式动力转向器,转向动力缸则做成独立部件。第三种方案是将机械转向器作为独立部件,而将转向控制阀和转向动力缸组合成一个部件,称为转向加力器。,五、液压助力转向系统,(二)整体式动力转向器 桑塔纳2000轿车采用的是整体式动力转向器,由转阀、齿轮齿条式转向器和转向动力缸组成的整体式动力转向器如下图所示,转向动力缸的助力直接作用在齿条上,齿条的动力由一端输出。,五、液压助力转向系统,(三)转向油罐与转向油泵 转向油罐和油泵是实现动力转向的必备部件,桑塔纳2000轿车的布置如下图所示。,五、液压助力转向系统,1.转向油罐 转向油罐的作用是储存、滤清并冷却液压助力转向系统的工作油液。,五、液压助力转向系统,2.转向油泵 转向油泵是液压助力转向系统的供能装置,其作用是将输入的机械能转换为液压能输出。转向油泵的结构形式有齿轮式、叶片式、转子式、柱塞式等,其中外啮合齿轮式转向油泵应用最多。,五、液压助力转向系统,(四)电控液压助力转向系统 在传统液压助力转向系统的基础上加装电控系统,使辅助转向力的大小不仅与转向盘的转角增量(或角速度)有关,还与车速有关,就形成了电控液压助力转向系统。与传统液压助力转向系统相比,增加了液压反应装置和液流分配阀,而加设的电控系统则包括动力转向ECU、电磁阀和车速传感器等。电控液压助力转向系统利用电控单元根据车速调节作用在转向盘上的阻力,通过控制转向控制阀的开启程度以改变液压助力系统辅助力的大小,从而实现辅助转向力随车速而变化的助力特性。,五、液压助力转向系统,六、电动助力转向系统,电动助力转向(简称EPS)系统利用直流电动机提供转向动力,辅助驾驶员进行转向操作。电动助力转向系统根据其助力机构的不同可以分为电动液压式(简称EPHS)和电动机直接助力式两种。(一)电动液压助力转向系统 电动液压助力转向系统的液压泵(齿轮泵)通过电动机驱动,与发动机在机械上毫无关系,助力效果只与转向盘角速度和行驶速度有关,是典型的可变助力转向系统。其特点是由ECU提供供油特性,汽车低速行驶时助力作用大,驾驶员操纵轻便灵活;在高速行驶时转向系统的助力作用减弱,驾驶员的操纵力增大,具有明显的“路感”,既保证转向操纵的舒适性和灵活性,又提高了高速行驶中转向的稳定性和安全感。,六、电动助力转向系统,六、电动助力转向系统,(二)直接助力式电动转向系统 直接助力式电动转向系统是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的动力转向系统,可以根据不同的使用工况控制电动机提供不同的辅助动力。1. 直接助力式电动转向系统的结构和工作原理 当转向轴转动时,转矩传感器开始工作,把两段转向轴在扭杆作用下产生的相对转角转变成电信号传给电子控制单元(ECU),ECU根据车速传感器和转矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和助力电流的大小,并将指令传递给电动机,通过离合器和减速机构将辅助动力施加到转向系统(转向轴)中,从而完成实时控制的助力转向。,六、电动助力转向系统,六、电动助力转向系统,本田雅阁轿车的前轮载荷较大,所需要的转向辅助力也大,因此辅助力直接作用在齿条上。,六、电动助力转向系统,2.直接助力式电动转向系统 根据电动机布置位置的不同,直接助力式电动转向系统可以分为转向轴助力式、齿轮助力式、齿条助力式三种类型。,六、电动助力转向系统,3.直接助力式电动转向系统的主要优缺点1)优点(1)效率高、能量消耗少;(2)系统内部采用刚性连接,反应灵敏,滞后小,驾驶员的“路感”好;(3)结构简单,质量小;(4)系统便于集成,整体尺寸减小;省去了油泵和辅助管路,总布置更加方便;(5)无液压元件,对环境污染少。2)缺点(1)直接助力式电动转向系统提供的辅助动力较小,难以用于大型车辆;(2)减速机构、电动机等部件会影响汽车的操纵稳定性,正确匹配整车性能至关重要;(3)使用电动机、减速机构和转矩传感器等部件,增加了系统的成本。,六、电动助力转向系统,(三)四轮转向系统 汽车的四轮转向(简称4WS)是指汽车在转向时,4个车轮都可相对车身主动偏转,使之起到转向作用,以改善汽车的转向机动性能。 按照后轮转向机构控制和驱动方式的不同,四轮转向可分为机械式、液压式、电控机械式、电控液压式和电控电动式等几种类型。目前使用最广泛的4WS系统为电控液压式,主要用于前轮采用液压助力转向系统的汽车中。,六、电动助力转向系统,,六、电动助力转向系统,(四)线控转向系统 线控转向系统用传感器记录驾驶员的转向意图和车辆的行驶状况,通过数据线将信号传递给车载电脑,电脑据此做出判断并控制液压激励器提供相应的转向力,使转向轮偏转相应角度实现转向。,本讲到此结束,汽车制动系统,08.03.06(四),一、概述,驾驶员能根据道路和交通情况,利用装在汽车上的一系列专门装置,迫使路面在汽车车轮上施加一定的与汽车行驶方向相反的外力,对汽车进行一定程度的强制制动。这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力,用于产生制动力的一系列专门装置称为制动系统。 制动系统的功用是减速停车、驻车制动。1.制动系统的工作原理 在人力作用下,制动蹄对制动鼓作用一定的制动摩擦力矩即制动器制动力矩Mμ,在Mμ的作用下,车轮将对地面作用一个向前的力Fμ,地面对车轮作用一个向后的反作用力FB,FB即为地面对车轮的制动力。,一、概述,一、概述,2.制动系统的组成1)供能装置——包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。其中产生制动能量的部分称为制动能源。人的肌体也可作为制动能源。2)控制装置——包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件,如制动踏板、制动阀等。3)传动装置——包括将制动能量传输到制动器的各个部件,如制动主缸和制动轮缸等。4)制动器——产生制动摩擦力矩的部件。 较为完善的制动系统还具有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置等附加装置。,一、概述,一、概述,一、概述,3.制动系统的类型1)按制动系统的功用分类(1)行车制动系统——使行驶中的汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。(2)驻车制动系统——使已停驶的汽车驻留原地不动的一套装置。(3)第二制动系统——在行车制动系统失效的情况下保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。(4)辅助制动系统——在汽车下长坡时用以稳定车速的一套装置。2)按制动系统的制动能源分类(1)人力制动系统——以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统。(2)动力制动系统——完全依靠发动机动力转化成的气压或液压进行制动的制动系统。(3)伺服制动系统——兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统。,一、概述,按照制动能量的传输方式,制动系统又可分为机械式、液压式、气压式和电磁式等。同时采用两种传能方式的制动系统可称为组合式制动系统,如气顶液制动系统。 目前所有汽车都采用双回路制动系统,如轿车的左前轮和右后轮共用一条制动回路、右前轮和左后轮共用另一条制动回路,当一个回路失效时,另一个回路仍能工作,这样有效提高了汽车的行车安全性。,二、制动器,制动器是用以产生制动力矩的部件。 制动器按照结构可分为鼓式制动器和盘式制动器;按安装位置可分为车轮制动器和中央制动器。车轮制动器可用于行车制动和驻车制动,中央制动器只用于驻车制动和缓速制动。(一)鼓式制动器 鼓式制动器的旋转元件是制动鼓,固定元件是制动蹄,制动时制动蹄在促动装置作用下向外旋转,外表面的摩擦片压靠到制动鼓的内圆柱面上,对鼓产生制动摩擦力矩。 凡对蹄端加力使蹄转动的装置统称为制动蹄促动装置,制动蹄促动装置有轮缸、凸轮和楔。 以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置的制动器称为轮缸式制动器;以凸轮作为促动装置的制动器称为凸轮式制动器;用楔作为促动装置的制动器称为楔式制动器。,二、制动器,1.轮缸式制动器1)领从蹄式制动器 其特点是两个制动蹄各有一个支点,一个蹄在轮缸促动力作用下张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向一致,称为领蹄;另一个蹄张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相反,称为从蹄。 领蹄在摩擦力的作用下,蹄和鼓之间的正压力较大,制动作用较强。从蹄在摩擦力的作用下,蹄和鼓之间的正压力较小,制动作用较弱。 两个制动蹄受到的轮缸促动力相等,称为等促动力制动器。 领从蹄式制动器的两个制动蹄作用在制动鼓上的法向反力大小不等,这种制动器称为非平衡式制动器。,二、制动器,,二、制动器,北京BJ2023型汽车的后轮制动器即为领从蹄式制动器。该制动器由前制动蹄、后制动蹄、制动底板、制动轮缸、制动蹄限位装置、制动蹄间隙调整装置等构成。其中,汽车前进时前制动蹄为领蹄,摩擦片面积(包角)较大,后制动蹄为从蹄,摩擦片面积(包角)较小,安装时要注意领从蹄不可互换。,二、制动器,二、制动器,上海桑塔纳轿车后轮制动器也是领从蹄式制动器。其制动蹄下端的支承方式为浮式支承,具有间隙自调机构,该制动器也同时作为驻车制动器,所以还带有一套驻车制动的操纵机构。,二、制动器,2)双领蹄和双向双领蹄式制动器 汽车前进时两个制动蹄均为领蹄的制动器称为双领蹄式制动器。,二、制动器,双领蹄式制动器的结构特点是,每一制动蹄都用一个单活塞制动轮缸促动,固定元件的结构布置是中心对称式。,二、制动器,双向双从蹄式制动器使用了两个双活塞轮缸,无论汽车前进还是倒车,都是双领蹄式制动器,故称双向双领蹄式制动器,二、制动器,二、制动器,3)双从蹄式制动器 汽车前进时两个制动蹄均为从蹄的制动器为双从蹄式制动器。,双领蹄、双向双领蹄、双从蹄式制动器固定元件的布置都是中心对称,两制动蹄作用在制动鼓上的法向反力大小相等、方向相反、相互平衡,这种形式的制动器为平衡式制动器。,二、制动器,4)单向和双向自增力式制动器(1)单向自增力式制动器 其特点是两个制动蹄只有一个单活塞的制动轮缸,第二制动蹄的促动力来自第一制动蹄对顶杆的推力,两个制动蹄在汽车前进时均为领蹄,但倒车时能产生的制动力很小。,二、制动器,二、制动器,(2)双向自增力式制动器 其特点是两个制动蹄的上方有一个双活塞制动轮缸,轮缸的上方还有一个制动蹄支承销,两制动蹄的下方用顶杆相连。无论汽车前进还是倒车,都与自增力式制动器相当,故称双向自增力式制动器。,二、制动器,二、制动器,5)制动器间隙的调整 制动器间隙是指在不制动时,制动鼓和制动蹄摩擦片之间的间隙。 制动器间隙过小,不能保证完全解除制动,此间隙过大,制动器反应时间过长,直接威胁到行车安全。制动器在使用过程中,随着摩擦片的磨损,制动器间隙会变大,要求制动器必须有检查和调整间隙的可能。(1)手动调整装置 ① 转动调整凸轮和带偏心轴颈的支承销凸轮固定在制动底板上,支承销固定在制动蹄上,沿图中箭头所示方向转动调整凸轮时,通过支承销将制动蹄向外顶,制动器间隙将减小。,二、制动器,② 转动调整螺母 有些制动器轮缸两端的端盖制成调整螺母,用一字螺丝刀拨动调整螺母的齿槽,使螺母转动,带螺杆的可调支座便向内或向外作轴向移动,使制动蹄上端靠近或远离制动鼓,制动间隙减小或增大。间隙调整好以后,用锁片插入调整螺母的齿槽中,固定螺母位置。,二、制动器,③ 调整可调顶杆长度 可调顶杆由顶杆体、调整螺钉和顶杆套组成。顶杆套一端具有带齿的凸缘,套内制有螺纹,调整螺钉借螺纹旋入顶杆套内。拨动顶杆套带齿的凸缘,可使调整螺钉沿轴向移动,从而改变了可调顶杆的总长度,调整了制动器间隙。此调整方式仅适用于自增力式制动器。,二、制动器,(2)自动调整装置 现在很多汽车的制动器都装有制动器间隙自动调整装置,它可以保证制动器间隙始终处于最佳状态,不必经常人工检查和调整。① 摩擦限位式间隙自调装置 用以限定不制动时制动蹄内极限位置的限位摩擦环装在轮缸活塞内,限位摩擦环是一个有切口的弹性金属环,压装入轮缸后与缸壁之间的摩擦力可达400~550N。如果制动器间隙过大,活塞向外移动靠在限位环上仍不能正常制动,活塞将在油压作用下克服制动环与缸壁间的摩擦力继续向外移动,摩擦环也被带动外移,解除制动时,制动器复位弹簧不可能带动摩擦环回位,也即活塞的回位受到限制,制动器间隙减小。,二、制动器,二、制动器,摩擦限位式间隙自调装置也可以装在制动蹄上,其工作原理与装在轮缸内的摩擦限位环相似。,二、制动器,② 楔块式间隙自调装置 桑塔纳轿车的制动器间隙主要依靠楔形调节块调整。,二、制动器,2.凸轮式制动器 凸轮式制动器是用凸轮取代制动轮缸对两制动蹄起促动作用,通常利用气压使凸轮转动。,二、制动器,二、制动器,凸轮制动器制动调整臂的内部为蜗轮蜗杆传动,蜗轮通过花键与凸轮轴相连。正常制动时,制动调整臂体带动蜗杆绕蜗轮轴线转动,蜗杆又带动蜗轮转动,从而使凸轮旋转,张开制动蹄起制动作用。 制动调整臂除了具有传力作用外,还可以调整制动器的间隙。当需要调整制动器间隙时,制动调整臂体(也是蜗轮蜗杆传动的壳体)固定不动,转动蜗杆,蜗杆带动蜗轮旋转,从而改变了凸轮的原始角位置,达到了调整目的。 为了防止蜗杆轴自行转动改变制动器间隙,下图a)采用的是类似变速器锁定机构的锁止球锁定,b)采用的是锁止套锁定。,二、制动器,二、制动器,3.楔式制动器 楔式制动器的制动蹄依靠在柱塞上,柱塞内端面是斜面,与支于隔离架两边槽内的滚轮接触。制动时,轮缸活塞在液压作用下使制动楔向内移动,制动楔又使二滚轮一面沿柱塞斜面向内滚动,一面使二柱塞在制动底板的孔中向外移动一定距离,从而使制动蹄压靠到制动鼓上。轮缸液压一旦撤除,这一系列零件即在制动蹄复位弹簧的作用下各自复位。,二、制动器,二、制动器,(二)盘式制动器 盘式制动器主要有钳盘式和全盘式两种,其中前者更常用。钳盘式制动器的旋转元件是制动盘,固定元件是制动钳。1.钳盘式制动器1)定钳盘式制动器 其特点是制动盘两侧的制动块用两个液压缸单独促动。,二、制动器,定钳盘式制动器的安装如下图所示。,二、制动器,钳盘式制动器的活塞密封圈除了起密封作用外,还兼起活塞回位作用和调整间隙的作用。正常制动时,密封圈发生弹性变形,解除制动时,密封圈恢复变形,带动活塞一起回位。当制动器间隙过大时,活塞相对密封圈移动,回位时移动部分不可能恢复,移动量即为所调整的间隙量。,二、制动器,2)浮钳盘式制动器 按制动钳的运动方式,浮钳式制动器又可分为滑动钳盘式制动器和摆动钳盘式制动器,其中滑动钳盘式制动器应用更广。 滑动钳盘式制动器的特点是:制动钳可以相对制动盘作轴向滑动;只在制动盘的内侧设置油缸,而外侧的制动块则附装在钳体上。,二、制动器,二、制动器,用于汽车后轮、带驻车制动传动装置的DBA盘式制动器的浮式制动钳如下图所示。驻车制动时,在驻车制动杠杆凸轮的推动下,自调螺杆连同自调螺母一直左移到螺母接触活塞底部。此时,由于扭簧的阻碍,自调螺母不可能倒转着相对于螺杆向右移动。于是轴向推力通过活塞传到制动块上而实现制动。解除驻车制动时,自调螺杆在膜片弹簧的作用下,随着驻车制动杠杆复位。,二、制动器,2.全盘式制动器 全盘式制动器摩擦副的固定元件和旋转元件都是圆盘形的,分别称为固定盘和旋转盘,其工作原理与摩擦离合器相似。,二、制动器,3.盘式制动器的优缺点分析1)盘式制动器与鼓式制动器相比具有以下优点(1)盘式制动器无摩擦助势作用,制动力矩受摩擦系数的影响较小,即热稳定性好;(2)盘式制动器浸水后效能降低较少,而且只须经一两次制动即可恢复正常,即基本不存在水衰退问题;(3)在输出相同制动力矩的情况下,盘式制动器尺寸和质量一般较小;(4)制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小,不会像制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大;(5)较容易实现间隙自动调整,其他维修作业也较简便。2)盘式制动器的缺点(1)效能较低,所需制动促动管路压力较高,一般要用伺服装置;(2)兼用于驻车制动时,需要加装的驻车制动传动装置较鼓式制动器复杂。,三、人力制动系统,力制动系统的制动能源是驾驶员的肌体。按其传动装置的结构形式,人力制动系统有机械式和液压式两种,前者只用于驻车制动。(一)机械制动系统 机械制动系统目前主要用于驻车制动,因为驻车制动系统必须可靠地保证汽车在原地停驻,并在任何情况下不致自动滑行。这一点只有用机械锁止方法才能实现。 下图所示的红旗轿车利用后轮鼓式制动器为驻车制动器,用驻车制动操纵手柄控制驻车制动。,三、人力制动系统,三、人力制动系统,驻车制动器的基本组成如下图所示。,三、人力制动系统,三、人力制动系统,(二)人力液压制动系统1.人力液压制动系统的组成和工作过程人力液压制动系统主要由制动踏板、制动主缸、制动轮缸和油管等构成。 其工作过程是:踩下制动踏板,制动主缸中产生的高压油液通过油管传到各个轮缸,从而产生制动作用。,三、人力制动系统,2.制动主缸 现代轿车最常用是串联双腔制动主缸,即两个单腔制动主缸串联在一起,形成双回路制动系统,而且当一个回路失效时,制动主缸必须保证另一个回路仍能工作。,三、人力制动系统,3.制动轮缸 制动轮缸主要有单活塞和双活塞之分,其基本组成是缸体、活塞、调整螺钉(顶块)、放气阀等,其中放气阀是制动系统的必备部件,用以排除制动管路中混入的空气。,三、人力制动系统,三、人力制动系统,4.制动液 对制动液的基本要求如下:(1)高温下不易汽化,否则将在管路中产生气阻现象,使制动系统失效;(2)低温下有良好的流动性;(3)不会使与之经常接触的金属件腐蚀,橡胶件发生膨胀、变硬和损坏;(4)能对液压系统的运动件起良好的润滑作用;(5)吸水性差而溶水性良好,即能使渗入其中的水汽形成微粒而与之均匀混合,否则将在制动液中形成水泡而大大降低汽化温度。 目前常用的制动液是合成制动液和矿物制动液。,四、伺服制动系统,伺服制动系统是在人力液压制动系统的基础上加设一套动力伺服系统而形成的,是兼用人体和发动机作为制动能源的制动系统。伺服制动系统的类型如下:(1)按伺服系统输出力的作用部位和对其控制装置操纵方式的不同,伺服制动系统可分为助力式(直接操纵式)和增压式(间接操纵式)两类。(2)伺服制动系统又可按伺服能量的形式分为真空伺服式、气压伺服式和液压伺服式三种,其伺服能量分别为真空能(负气压能)、气压能和液压能。(一)助力式(直接操纵式)伺服制动系统其特点是伺服系统的控制装置用制动踏板机构直接操纵,其输出力作用于液压主缸,与踏板力一起对主缸油液加压。,08.03.13(四),四、伺服制动系统,1.真空助力伺服制动系统 红旗CA7220型轿车的真空伺服气室和控制阀组合成一个整体部件,称为真空助力器。真空伺服制动气室的前方是串列双腔制动主缸,主缸输出的高压油液通过对角线布置的双回路液压制动管路传递到各个车轮制动器的制动轮缸。真空助力伺服制动系统广泛应用于各种轿车。,四、伺服制动系统,真空助力器是真空助力伺服制动系统的核心部件,是利用发动机进气管的真空和大气之间的压差起助力作用,其构造及工作原理如下图。,四、伺服制动系统,2.气压助力伺服制动系统 气压助力伺服制动系统内有液压和气压两套系统,且都是双回路。其助力作用依靠压缩空气而产生。,四、伺服制动系统,(二)增压式(间接操纵式)伺服制动系统 其特点是制动踏板机构控制制动主缸,主缸输出的液压传递到辅助缸,并对伺服系统进行控制,伺服系统的输出力与主缸液压共同作用于辅助缸,辅助缸输出到轮缸的液压远高于主缸液压。1.真空增压伺服制动系统 真空增压伺服制动系统的组成如下图所示。,四、伺服制动系统,通常辅助缸、真空伺服气室和控制阀组合装配成一个部件,称为真空增压器。真空增压器是真空增压伺服制动系统的核心部件,其构造如下图所示。,四、伺服制动系统,真空增压器的工作原理可以通过以下工作示意图和动画加以理解。,四、伺服制动系统,2.气压增压伺服制动系统 气压增压伺服制动系统的组成和工作原理与真空增压伺服制动系统基本相同,所不同的是气压增压是利用高压空气产生助力作用。 由辅助缸、气压伺服气室和控制阀组装而成的部件称为气压增压器。,五、动力制动系统,动力制动系统的特点是:驾驶员的肌体仅作为控制能源,而不是制动能源。 动力制动系统中,用以进行制动的能源是由空气压缩机产生的气压能,或是由油泵产生的液压能,而空气压缩机或油泵则由汽车发动机驱动。 动力制动系统有气压制动系统、气顶液制动系统和全液压动力制动系统三种。 气压制动系统的供能装置和传动装置全部是气压式。其控制装置主要由制动踏板机构和制动阀等气压控制元件组成,有些汽车在踏板机构和制动阀之间还串联有液压式操纵传动装置。 气顶液制动系统的供能装置、控制装置与气压制动系统相同,但其传动装置包括气压式和液压式两部分。 全液压动力制动系统中除制动踏板机构以外,其供能、控制和传动装置全部是液压式。,五、动力制动系统,(一)气压制动系统 气压制动系统适用于中型以上特别是重型的货车和客车。 1.气压制动回路 气压制动系统各元件之间的连接管路有3种:① 供能管路,供能装置各组成件(如空压机、储气筒)之间和供能装置与控制装置(如制动阀)之间的连接管路;② 促动管路,控制装置与制动器促动装置(如制动气室)之间的连接管路;③ 操纵管路,一个控制装置与另一个控制装置之间的连接管路。如果制动系统中只有一个气压控制装置,即只有一个制动阀,就没有操纵管路。,五、动力制动系统,五、动力制动系统,五、动力制动系统,2.供能装置 气压制动系统的供能装置包括:① 产生气压能的空压机和积储气压能的储气筒;② 将气压限制在安全范围内的调压阀及安全阀;③ 改善传能介质(空气)状态的进气滤清器、排气滤清器、管道滤清器、油水分离器、空气干燥器、防冻器等;④ 在一个回路失效时用以保护其余回路,使其中气压能不受损失的多回路压力保护阀等。1)空压机和调压阀空压机由发动机通过带传动直接驱动,有单缸式和双缸式,东风EQ1090E型汽车的空压机是单缸风冷式。,五、动力制动系统,五、动力制动系统,当储气筒的压力达到一定值时,利用调压阀可以使空压机处于空转状态,而当储气筒的压力下降到一定值时,调压阀又能控制空压机向储气筒充气。,五、动力制动系统,空压机卸荷装置和调压阀控制空压机工作状态的工作原理是,当储气筒的压力达到一定值时,作用在调压阀膜片组件下方的气压大于其上弹簧的压力,膜片组件向上移动并带动芯管一同上移,芯管下的阀门关闭,储气筒气压作用在卸荷柱塞上方,使其下移,顶开进气阀门,空压机往复运动的过程中,进气阀门始终开启,空压机处于空转状态。当储气筒的气压下降到一定值时,膜片组件在弹簧作用下下移,芯管顶开阀门,卸荷柱塞上方的气压降低,柱塞上移,进气阀门正常开关,空压机向储气筒充气。,五、动力制动系统,五、动力制动系统,2)滤气调压阀 在储气筒压力超过规定值时,空压机出气口经调压阀直通大气,将压缩空气放出而中止对储气筒充气,调压阀又与油水分离器组合成一个部件,即滤气调压阀。3)防冻器 油水分离器或滤气调压阀输出的压缩空气仍可能含有少量残留水分。为了防止在寒冷季节中,积聚在管路和其他气压元件内的残留水分冻结,最好装设防冻器,以便在必要时向气路中加入防冻剂,以降低水的冰点。 其基本工作原理是,当冬季温度低于5°C,防冻器中的乙醇蒸气会随压缩空气流进入回路,回路中的冷凝水溶入乙醇后,冰点降低。,五、动力制动系统,五、动力制动系统,4)多回路压力保护阀 多回路压力保护阀的基本功用是:来自空压机的压缩空气可经多回路压力保护阀分别向各回路的储气筒充气。当某一回路损坏漏气时,压力保护阀能保证其余完好回路继续充气。 下图是双回路压力保护阀,它能确保在一个气路漏气时另一个气路能继续充气。,五、动力制动系统,下图是四回路压力保护阀,它能在任一回路损坏漏气时,保证其他三个回路能以稍低的压力正常工作。,五、动力制动系统,3.控制装置1)制动阀 制动阀是气压行车制动系统中的主要控制装置,用以起随动作用并保证有足够强的踏板感,即在输入压力一定的情况下,使其输出压力与输入的控制信号——踏板行程和踏板力成一定的递增函数关系。其输出压力的变化在一定范围内应该是渐进的。制动阀输出压力可以作为促动管路压力直接输入到作为传动装置的制动气室,但必要时也可作为控制信号输入另一控制装置(如继动阀)。 解放CA1091型汽车使用的是串列双腔活塞式制动阀。上下两腔的工作都由制动踏板控制,并能保证当一个回路漏气时,另一回路仍能工作。,五、动力制动系统,五、动力制动系统,2)手控制动阀 手控制动阀可以控制汽车的驻车制动和挂车的驻车制动。因为对驻车制动没有渐进控制的要求,所以控制驻车制动的手控制动阀实际上只是一个气开关。 当操纵杆处于Ⅰ所示位置时,进气阀关闭,排气阀开启,制动气室通过芯管与大气相通。当操纵杆处于Ⅱ所示位置时,进气阀开启,排气阀关闭,制动气室通高压空气。,五、动力制动系统,五、动力制动系统,3)快放阀与继动阀 快放阀的作用是保证解除制动时制动气室快速放气。快放阀布置在制动阀与制动气室之间的管路上,靠近制动气室,由于离制动气室近,制动气室排气所经过的回路短,放气速度较快。下图所示的状态是进气口关闭,排气口开启。,五、动力制动系统,继动阀的作用是使压缩空气不流经制动阀,而是通过继动阀直接充入制动气室,以缩短供气路线,减少制动滞后时间。下图所示的状态下,阀门既靠在阀体的阀座上,又靠在芯管上,进气阀和排气阀都是关闭的。,五、动力制动系统,4)梭阀(双向阀) 梭阀的特点是双腔制动阀的两腔都可以通过梭阀向挂车制动阀输入控制气压,保证在汽车两制动回路之一损坏时,挂车制动阀仍然可以接到制动控制信号。,五、动力制动系统,4.制动气室 制动气室的作用是将气压能转换成机械能输出,输出的机械能传给制动凸轮等促动装置,使制动器产生制动力矩。制动气室有膜片式、活塞式和复合式三种。1)膜片式制动气室 膜片式制动气室的两腔通过膜片隔离,连接叉与制动调整臂相连。,五、动力制动系统,2)活塞式制动气室 活塞式制动气室的推杆行程较大,其活塞工作寿命也比膜片长,但整个气室结构较复杂,成本较高,常用于重型货车。,五、动力制动系统,3)复合制动气室 复合制动气室的特点是:制动气室由行车制动气室和驻车制动气室两部分组成,兼起行车制动和驻车制动的作用。,
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