第十三章 汽车制动系.ppt

第十三章汽车制动系 二 组成及类型 制动器 产生制动力矩 阻止车轮或车轴转动的装置 按原理分 机械摩擦式 广泛 液力式 电磁式机械摩差式分 鼓式 蹄式 内制 外张 带式 外制 外收 盘式 全盘 点盘 制动传动机构 控制制动器的装置 类型有 简单式 机械式 液压式 气压式 动力式 加力式 简单式加动力式 辅助制动装置如 长下坡的车速稳定装置 排气制动装置 下坡缓行器等制动系按制动能源可分为 人力制动系 其以驾驶员肌体为唯一制动能源 动力制动系 完全靠发动机的动力转化成的气压或液压形式的势能来制动 其制动能源如空气压缩机或油泵 伺服制动系 其兼用人力和发动机动力进行制动 如人力液压制动系加设一套动力伺服系统 其可分为助力式 直接操纵式 和增压式 间接操纵式 三 制动基本原理 制动装置的基本工作原理以蹄式制动器为列 驾驶员经制动系控制装置 操纵制动器的不旋转元件制动蹄对旋转元件制动鼓 与轮毂连接 制动 从而产生 制动力矩 制动力矩经车轮与地面的附着作用生成 制动力 制动力作用于 车轮 车桥 悬架 车架 身 汽车减速 直至停车 制动原理示意图1 制动踏板2 隔板3 推杆4 制动主缸5 油管6 轮胎7 轮缸8 回位弹簧9 摩擦片10 制动鼓11 制动蹄12 支承销13 凸轮14 限位螺母 四 制动系的要求 行车制动能力足够 评价指标 汽车在一定初速度下的制动减速度和制动距离 操纵轻便 评价指标 汽车在紧急制动时的最大操纵力和行程 方向稳定 刹车不跑偏 要求左右制动力相等 不甩尾 不失控 要求不发生一轴首先抱死拖滑现象 滞后小 从开始踩下制动踏板到制动力开始产生时间短 从开始放松制动踏板到制动力开始解除时间短 驻坡能力高 车辆在良好路面上可靠停驻的最大坡度 热稳定性好 制动器受热 制动性能不易衰退 水稳定性好 可靠性好 当汽车制动系某部分失灵时 汽车不会完全丧失制动能力 公害小 即噪声 粉尘 污染小 第二节制动器 目前汽车制动器多采用摩擦式制动器 它利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦产生制动力矩 主要分成鼓式和盘式两类 根据制动器的安装位置的不同 可分为车轮制动器和中央制动器 车轮制动器的旋转元件固定在车轮或半轴上 中央制动器的旋转元件固装在传动系的传动轴上 其一般用于驻车制动 制动器概述 常见的鼓式制动器示意图 简单非平衡式 凸轮张开的领从蹄式 单向助势平衡式 双向助势平衡式 双向自增力式 一 鼓式 蹄片式 制动器 利用不旋转的元件 制动蹄 对旋转元件 制动鼓 制动的制动器 以常见的液压轮缸张开的鼓式蹄片制动器为列 简单非平衡式 领从蹄式 结构特点 两蹄同一端用一双活塞直通轮缸控制张开 另一端经偏心支承销与制动底板绞链 其轮缸 支承销 偏心凸轮乘轴对称布置 工作原理 前进时 张力 法向反力 摩擦力 左蹄有助势作用 为转紧蹄 领蹄 右蹄有减势作用 为转松蹄 从蹄 左蹄制动效果 右蹄效果前进与倒车制动效果一致 平衡式 单向助势平衡式 1 单向助势平衡式两单活塞轮缸置于两蹄异端 两支承销置于两蹄另一端 轮缸 支承销 凸轮属中心对称布置 工作原理 前进制动时 张力 法向反力 摩擦力 左右蹄片受力平衡 左 右制动蹄均有助势作用 为转紧蹄 领蹄 其制动效果好 倒车制动时 两蹄均为减势蹄 为转松蹄 从蹄 其制动效果差 故不用于后轮制动器 鼓式制动器概述 双向助势平衡式 双向作用的双领蹄式 用两双活塞轮缸使两蹄呈全浮式支承 轮缸 制动蹄 弹簧属即中心对称又轴对称布置 工作原理 前进和倒车制动两蹄均为紧蹄 领蹄 制动效能不变 但其用作汽车后轮制动器时 需另设驻车中央制动器 自动增力式 结构特点 两制动蹄只用一单活塞轮缸张开 两蹄只用一支承销与制动底板绞链 两蹄用可调浮动连杆连接 工作原理 前进制动时 左蹄为紧蹄 领蹄 右蹄由浮动连杆传递的自增力 张开 1 左蹄轮缸张力 1 且是制动器自己产生的 故叫自增力 有自动增力作用 为自增力蹄 前进制动效能高 倒车制动时 左蹄为松蹄 从蹄 右蹄基本无作用 其制动效能差 制动摩擦片介绍 制动底板介绍 盘式制动器概述 二 盘式制动器 与鼓式制动器相比其优点 无助势作用 因而制动器效能受摩擦系数影响小 效能稳定 尺寸和质量小 制动盘沿厚度方向热膨胀量小 间隙自动调整 维修简便 浸水后效能降低小 只须一 二次制动可恢复正常 旋转元件为制动盘与2轴花键连接 前后制动臂与支承销铰链 前后制动块与制动臂铰链 操纵手柄用棘齿机构定位 制动钳介绍 制动盘介绍 驻车制动器 驻车制动介绍 第三节制动传动机构 一 要求工作可靠 保证对制动器的正确控制 滞后小 制动力矩的产生和解除时间短 操纵轻便 随动作用 即操纵力或制动踏板行程与产生的制动力矩成一定比例 任意一脚制动踏板行程 制动力 对应唯一的制动力矩 并且能跟随 复演踏板行程 制动力 二 液压控制传动机构利用制动液作为传力介质 机械效率高 传力比大 易于实现各车轮制动力的合理分配 作用滞后时间小 结构简单 尺寸小 重量轻 价格底 但制动能源是人力 故只用于微型 轻型汽车 液压制动系概述 单回路液压控制传动机构 其由 制动踏板 推杆 单腔制动主缸 轮缸 制动器储油室 油管和制动液组成 结构特点 采用单腔制动主缸 制动器采用双向助势平衡式 在前进 倒车制动时 左右蹄都是紧蹄 制动效果好 双回路液压控制制动传动机构 一轴对一轴式 型 一轴半对半轴式 双半轴对双半轴式 一 制动主缸 单腔制动主缸 制动主缸工作原理 工作原理 不制动时 活塞位于补偿孔和旁通孔之间 出油阀和回油阀均关闭 制动时 首先消除推杆与活塞之间的间隙 推活塞移动 当活塞关闭补偿孔后 前腔油压 油阀打开 持续制动时 前腔和输油管的压力平衡 出油阀弹簧回位 出油阀关闭 双腔液压制动主缸工作原理 真空助力器介绍 三 气压控制制动传动机构 气压控制的制动传动机构的制动能源是空气压缩机产生的压缩空气 其操纵轻便省力 但其制动起作用时间长 结构复杂 尺寸 重量大 广泛用于中 重型汽车 单回路气压制动传动机构空气压缩机将压缩空气冲进储气筒 制动时踩下制动踏板 制动阀中进气阀打开 输出一定压强的空气进入制动气室 驱动制动器 从而产生制动力矩 气压制动概述 双回路气压制动传动机构 1 空气压缩机 2 卸载阀 3 调压器 4 单向阀 5 放水阀 6 取气阀 7 安全阀 气压过底报警开关 挂车制动阀 10 接头 12 后轮制动气室 13 快放阀 14 双通单向阀 15 制动灯开关 16 制动阀 17 气压表 18 前轮制动气室其制动过程与单回路的制动过程类似 它采用双腔制动阀 组成两套彼此独立的管路 分别控制前 后桥的制动器 挂车制动概述 四 气液综合式制动传动机构 以真空加力液压传动机构为例 其工作原理是 利用发动机进气管中的真空度 在液压控制传动机构中装置真空加力器 以减轻踏板压力 从而增加制动效能 其广泛用于轿车和中型货 客车 气液综合式是由空气加力器与液压控制传动机构组成 常用的空气加力器有真空加力器和压缩空气加力器 ABS概述 4 轿车防抱死自动系统 ABS 和驱动力控制系统 TRC 概述概述 车轮抱死制动的危害性 对制动效能的影响评价指标用汽车在一定初速度下的制动距离 制动减速度和制动时间 滑移率S为 S 车身瞬时速度 车轮瞬时速度 车身瞬时速度 100 当汽车车轮抱死制动时 由于滑动附着系数小于峰值附着系数 制动力有所下降 所以此时汽车制动效能较差 对方向稳定性的影响 制动时的方向稳定性是指制动时汽车遵循驾驶员预定方向直线或转弯行驶的能力 常用制动跑偏 制动侧滑和前轮丧失转向能力来评价 S 则横向附着系数 当S 100 时 即汽车抱死制动时 横向附着系数下降至零 此时 车轮在极小的侧向力作用下即产生侧滑 若汽车前轴先抱死 则汽车方向失控 后轴先抱死 则汽车甩尾 综上所述 制动时车轮抱死 制动效能和制动时的方向稳定性均变差 而如果制动时将车轮滑移率S控制在15 20 此时纵向附着系数最大 可得到最大的制动力 横向附着系数也较大 汽车具有较好的抗侧滑能力及制动时的转向操纵能力 达到最佳的最大效果 ABS的作用 汽车防抱死制动系统即ANTILOCKBRAKINGSYSTEM 缩写为ABS 理想的制动控制过程 制动开始时让制动力骤升 滑移率达到理想值Sopt的时间 即纵向附着系数达到最大值时间最短 然后适当降低制动压力 使滑移率S保持在Sopt 纵向附着系数 B保持在最大值 Bmax 即可获得最短的制动距离 ABS的功用 使实际的制动过程控制在接近于理想制动过程 在制动时 当车轮滑移率刚超过Sopt 出现抱死趋势时 ABS迅速适当降低制动压力 减小车轮制动力矩 使车轮恢复至靠近稳定界限Sopt的稳定区域内 再提高制动压力 当S稍微超过稳定界限 再降低制动压力 如此反复 ABS的发展及应用 20世纪初ABS就已用于火车上 防止制动时车轮抱死和局部摩擦 1950年 开始用于航空领域的飞机上 德国博视公司 BOSCH 是汽车ABS的发明 研制单位 1978年正式生产出ABS1型汽车防抱死制动系统 1984年推出ABS2型 1986年开始生产ABS3型 以后相续开发出ABS2S型及将汽车防抱死制动系统和驱动力自动调节装置结合的ABS ASR系统 德国瓦布科公司 WABCO 是世界上最大的ABS生产厂家之一 其研制出全数字化和高度集成化的ABS 并将微机控制应用于制动系统 德国戴维斯公司 TEVES 于1990年开始研制生产第四代ABS 80年代是汽车ABS研制和生产应用的迅速发展阶段 美国的KELSEYHAYES研制生产后轮制动抱死装置 美国通用的子公司DELCO研制出ABS 防抱死制动系统 ABS的分类 组成及布置型式 汽车ABS的分类 按传动介质 气压式 主要用于中 重型货车 液压式 用于液压式制动系统的汽车 按结构 机械式 电子式 由车轮速度传感器 压力调节装置 电子控制装置和外围电路组成 按压力调节装置与制动主缸的位置 附加式 Addon 如博视2型 戴维斯MK 型 整体式 Integral 如戴维斯MK 型 控制通道的数目 单通道 双通道三通道 四通道六通道 货车 压力调节装置控制对象 单独控制 轮控 一同控制 轴控制对角控制 ABS是由传感器 电子控制单元 ECU 和制动压力调节器三个部分组成 其功用如表所示 博视 BOSCH 制动防抱死系统 1978年博视公司研制的ABS2型制动防抱死系统 是世界上最早成功采用数字电子技术的ABS产品 其首先在MesdesBenzs车型上采用 1983年推出的ABS2S型 是目前应用最广泛的一种制动防抱死系统 1985年博视公司又在ABS2S的基础上进一步简化结构 开发出了经济性ABS产品 ABS2E型 其后有推出可扩展驱动防滑系统 ASR 的ABS2U型 ABS2I型和ABS2P型等多种增强功能的ABS产品 总的来说 博视的ABS2型均属于附加式制动防抱死系统 其结构和工作原理基本相同 ABS介绍 博视ABS2型ABS的构造 其组成主要有 车轮速度传感器 电子控制装置 ECU 主继电器 液压调节装置 侧向加速度开关 警示灯等 ABS的ECU介绍 轮速传感器介绍 ABS工作原理 其工作过程 升压此时 电磁阀中无电流通过 由于主弹簧弹力大于副弹簧弹力 进油阀被打开 卸荷阀关闭 制动主缸与轮缸油路接通 所以轮缸压力即能在没有ABS参与的常规制动条件下增加 也能在ABS系统工作的条件下增加 保持压力降压 博视ABS2型ABS的工作原理 起动发动机起动发动机时 黄色ABS警示灯亮 自检无故障 关闭ABS警示灯 低速行驶当汽车以5 17Km h低速行驶时 ECU自动检测制动 但ABS不工作 常规制动 制动 且ABS工作ABS的工作实际上就是 升压 保压 降压 过程的不断循环 驱动力控制装置 TRC 概述 汽车在起步加速或超车加速时 会出现驱动轮滑转现象 其使轮胎与地面的附着性能恶化 路面附着能力不能充分利用 同时也会降低汽车抗侧滑能力 对于前置前驱的汽车可能导致转向能力丧失 为防止驱动轮滑转 提高车辆的行驶安全性 国外的不少高级轿车上与ABS同时配置了驱动力控制装置 TractionControl 简称为TRC系统 也称为驱动轮防滑系统 McclerationSkidRertraint 简称为ASR系统 功用 防止汽车在各种运行状态下驱动轮可能发生的滑转 使驱动轮在各种不同路面上均能获得最佳驱动力 保证车辆的行驶稳定性和不丧失转向能力 ABS与TRC系统的关系 制动抱死拖滑和驱动轮