第十五章汽车制动系.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节,概述,第二节液压制动系,第三节气压制动系,第四节辅助制动系,第十五章汽车制动系,第五节,制动力调节装置,第六节,防抱死制动系统与驱动防滑系统,目前，汽车的行驶速度不断提高，道路情况越来越复杂。为了在技术上保证汽车的安全行驶，提高汽车的平均行驶车速，以提高运输生产率，在各种汽车上都设有专用的制动机构，使行驶中的汽车减低速度甚至停车或者使已经停下来的汽车保持不动。,第一节概述,一、制动系的功用,二、制动的类型,一般汽车应包括两套独立的制动系：行车制动系和驻车制动系。行车制动系是由驾驶员用脚来操纵的，故又称脚制动系。它的功用是使正在行驶中的汽车减速或在最短的距离内停车。驻车制动系是由驾驶员用手来操纵的，故又称手制动系。它的功用是使已经停在各种路面上的汽车驻留原地不动。按照制动能源分类，制动系还可分为人力制动系、动力制动系和伺服制动系三种。,三、制动系的工作原理,汽车制动系简单的工作原理见图,15,1,。它由制动器和液压传动机构组成。,图,15,1,制动系工作原理示意图,1,制动踏板,2,推杆,3,制动主缸活塞,4,制动主缸,5,油管,6,制动轮缸,7,轮缸活塞,8,制动鼓,9,摩擦片,10,制动蹄,11,制动底板,12,支承销,13,制动蹄回位弹簧,1,）应具有足够的制动力，工作可靠。,2,）操纵轻便。,3,）前后桥上的制动力分配应合理，左右车轮上的制动力应相等。,4,）制动应平稳。,5,）避免自行制动。,6,）散热性好。,7,）对挂车的制动系，要求挂车的制动作用略早于主车，挂车自行脱挂时能自动进行应急制动。,四、对制动系的要求,轿车上采用的双回路液压制动系统主要有两种布置型式：前后分开式和对角线分开式（图,15,2,）。,第二节液压制动系,一、液压制动回路,图,15,2,液压制动回路布置型式,a,）前后分开式,b,）对角线分开式,1,制动主缸,2,制动回路,二、制动主缸,制动主缸分单腔和双腔式两种，分别用于单回路和双回路液压制动系统。图,15,7,所示为串联式双腔制动主缸。,图,15,7,串联式双腔制动主缸,1,套,2,密封套,3,第一活塞,4,盖,5,防动圈,6,、,13,密封圈,7,垫片,8,挡片,9,第二活塞,10,弹簧,11,缸体,12,第二工作腔,14,、,15,进油孔,16,定位圈,17,第一工作腔,18,补偿孔,19,回油孔,三、制动轮缸,制动轮缸的功用是将液体压力转变为制动蹄张开的机械推力。图,15,9,所示为双活塞式制动轮缸示意图。,图,15,9,双活塞式制动轮缸,1,缸体,2,活塞,3,皮碗,4,弹簧,5,顶块,6,防尘罩,7,进油孔,8,放气孔,9,放气阀,10,放气阀防护螺钉,四、真空助力器,真空助力器是利用真空能（负气压能）对制动踏板进行助力的装置，对它的控制是利用踏板机构直接操纵的。其结构与工作原理见图,15,12,。,图,15,12,真空助力器结构示意图,五、真空增压器,真空增压器利用真空能对制动主缸输出的油液进行增压。真空增压器的结构见图,15,13,。,图,15,13,真空增压器结构示意图,真空增压器工作原理见图,15,14,。,图,15,14,真空增压器工作示意图,a,）踩下制动踏板,b,）放松制动踏板,1,空气阀,3,真空阀,5,控制阀膜片,6,控制阀活塞,7,增压缸活塞,11,截止阀,14,推杆,16,通气管,19,伺服气室膜片,20,伺服气室膜片回位弹簧,六、液力助压器,图,15,15,为一汽奥迪,100,型轿车选装的组合液压系统中的液压助力器，主要由助力器壳体,1,、控制套,4,、控制柱塞,5,和弹簧,3,等组成。,图,15,15,液压助力器,1,液压助力器壳体,2,推杆,3,弹簧,4,控制套,5,控制柱塞,6,踏板压杆,7,压力开关,A,进油口,B,回油口,七、车身自动水平调整系统,装有,PR,五缸发动机的一汽奥迪轿车的车身自动水平调整系统的组成与布置如图,15,17,所示。,图,15,17,车身自动水平调整系统的组成与布置,1,高压液压泵,2,弹簧液压缸,3,水平调整阀,4,弹力储能器,5,制动力调整器,6,储油罐,7,弹性软管,车身自动水平调整系统的油路循环见图,15,18,。,图,15,18,油路循环路线示意图,1,高压液压泵,2,吸油管,3,储油罐,4,回油管,5,阀杆与连接杆,6,水平调整阀,7,储能油管,8,分配阀带调整螺钉,9,控制油管,10,弹力储能器,11,弹簧液压缸,12,制动力调整器,13,高压油管,14,弹性软管,八、液压式车轮制动器,1,鼓式制动器,（,1,）领从蹄式制动器领从蹄式制动器的结构如图,15,20,所示。,图,15,20,领从蹄式制动器,1,偏心调整螺钉,2,垫圈,3,锁止螺母,4,托架,5,制动底板,6,偏心轮调整螺钉,7,一偏心轮,8,摩擦片,9,制动轮缸,10,回位弹簧,11,、,12,制动蹄,（,2,）双领蹄式与双从蹄式制动器在汽车前进时，两制动蹄均为领蹄的制动器称为双领蹄式制动器。图,15,24,为双领蹄式鼓式制动器零件图。,图,15,24,双领蹄式制动器及其零件图,1,制动底版,2,轮毂,3,销,4,制动蹄限位弹簧和卡环,5,回位弹簧,6,制动轮缸,7,制动鼓,（,3,）双向双领蹄式制动器图,15,26,为红旗,CA7560,型轿车前轮制动器。,图,15,26,红旗,CA7560,型轿车前轮制动器,1,制动鼓,2,制动轮缸,3,制动底板,4,制动鼓散热筋片,5,制动蹄限位片,6,上制动蹄,7,支座,8,轮缸活塞,9,调整螺母,10,可调支座,11,下制动蹄,12,防护套,13,回位弹簧,14,锁片,（）自增力式制动器自增力式制动器分单向自增力和双向自增力两种。图,15,27,为北京切诺基,BJ2021,轻型越野汽车后轮制动器。,图北京切诺基,BJ,型汽车后轮制动器,支承销,后制动蹄,可调顶杆,拨板,前制动蹄,拉索,导向板,2,盘式制动器,（）钳盘式制动器钳盘式制动器又分为定钳盘式制动器和浮钳盘式制动器两种。定钳盘式制动器的基本结构见图,15,30,。,图定钳盘式制动器结构简图,制动钳支架,摩擦片,轮缸活塞,制动盘,密封圈,（）全盘式制动器在重型和超重型载货汽车上，要求有更大的制动力，为此采用了全盘式制动器。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。其结构原理与摩擦离合器相似。,图,15,35,所示为黄河,JN1181C13,型汽车制动系示意图。,第三节气压制动系,一、气压制动回路,图黄河,JN,C,型汽车制动系示意图,图,15,35,黄河,JN1181C13,型汽车制动系示意图,1,并联双腔制动阀,2,空气压缩机,3,手控制动阀,4,继动快放阀,5,驻车,应急储气筒,6,后桥储气筒,7,复合式后制动气室,8,单向阀,9,后充气管路压力表传感器,10,后充气管路气压过低报警灯开关,11,防冻泵,12,检验接头,13,滤气调压阀,14,双回路压力保护阀,15,制动信号灯开关,16,前桥储气筒,17,前充气管路气压过低报警灯开关,18,前充气管路压力表传感器,19,前制动气室20,喷油泵断油操纵气缸,21,排气缓速操纵气缸,22,排气缓速操纵阀,图,15,38,所示为单缸风冷式空气压缩机，由发动机通过风扇带轮和,V,带驱动。,二、空气压缩机及调压阀,图,15,38,单缸风冷式空气压缩机,1,排气阀座,2,排气阀门导向座,3,排气阀门,4,气缸盖,5,卸荷装置壳体,6,定位塞,7,卸荷柱塞,8,柱塞弹簧,9,进气阀门,10,进气阀座,11,进气阀弹簧,12,进气阀门导向座,13,进气滤清器,A,进气口,B,排气口,C,调压阀控制压力输入,调压阀用来调节供气管路中压缩空气的压力，使之保持在规定的压力范围内。同时使空气压缩机能卸荷空转，减少发动机的功率损失。调压阀的结构见图,15,39,。,图调压阀,盖,调压螺钉,弹簧座,调压弹簧,膜片,空心管,管接头（接空压机卸荷装置）,排气阀,管接头（接储气筒）,调压阀壳体,A,排气口,双回路制动系中，空气压缩机产生的压缩空气经双回路压力保护阀分别向各回路的储气筒充气，当一条回路损坏漏气时，压力保护阀能保证另一条完好的管路继续充气。黄河,JN1181C13,型汽车的双回路压力保护阀见图,15,42,。,三、双回路压力保护阀,图,15,42,黄河,JN1181C13,型汽车的双回路压力保护阀,1,阀体,2,弹簧,3,密封圈,4,活塞式单向阀,5,出气接头,6,限位卡圈,A,进气口,B,1,、,B,2,出气口,C,气道,DE,阀腔,制动阀的结构随汽车制动系回路不同，分单腔式、双腔式和三腔式，双腔式又可分为并联式和串联式，而三腔式多为并联式。图,15,43,所示为东风,EQ1090E,型汽车的并联双腔膜片式制动阀。,图,15,43,东风,EQ1090E,型汽车制动阀,四、制动阀,图,15,43,东风,EQ1090E,型汽车制动阀,1,拉臂,2,平衡弹簧上座,3,平衡弹簧,4,防尘罩,5,平衡弹簧下座,6,、,10,钢球,7,、,12,、,23,、,24,密封圈,8,推杆,9,平衡臂,11,上体,13,钢垫,14,膜片,15,膜片回位弹簧,16,芯管,17,下体,18,阀门,19,阀门回位弹簧,20,密封垫,21,阀门导向座,22,防尘堵片,25,防尘堵塞（运输及储存时用）,26,锁紧螺母,27,调整螺钉,28,拉臂轴,A,1,进气口（通前贮气筒）,A,进气口（通后贮气筒）,B,出气口（通前制动气室及挂车空气管）,B,出气口（通后制动气室）,C,下部排气口,D,节流孔,E,上部排气口,F,排气阀座,G,进气阀座,H,平衡腔,图所示为膜片式继动阀。,五、继动阀（加速阀）与快放阀,图继动阀（加速阀）,阀体,膜片,阀门,阀门弹簧,芯管,A,进气口,B,出气口,C,控制气压输入口,图所示为膜片式快放阀的结构及工作原理。,图膜片式快放阀,a,）行驶状态,b,）制动进气状态,c,）解除制动排气状态,上壳体,膜片,紧固螺钉,密封垫,下壳体,A,接气源,B,、,C,接制动气室,D,排气口,在两管路对同一用气装置供气的情况下，为防止两管路气压不等、互相充气而影响用气装置的工作，常采用双通单向阀，见图,15,48,。,六、双通单向阀,图双通单向阀,管接头,密封圈,橡胶阀,阀体,主通气孔,、,辅助通气孔,A,驻车制动阀和控制管路,B,行车制动阀和控制管路,C,储气筒,D,用气管路（如挂车制动阀等）,制动气室的作用是将输入的气压转换成机械能再输出，使制动器产生制动作用。制动气室分单制动气室和复合制动气室，单制动气室有膜片式和活塞式之分，复合制动气室则多采用活塞式。图,15,49,所示为膜片式制动气室。,七、制动气室,图,15,49,膜片式制动气室,1,橡胶膜片,2,盖,3,外壳,4,弹簧,5,推杆,6,连接叉,7,卡箍,8,螺栓,9,螺母,气压制动系中的制动器一般采用凸轮式机械张开装置，如图,15,52,所示。,八、气压式车轮制动器,图,15,52,气压式车轮制动器,1,制动气室,3,连接叉,3,制动调整臂,4,蜗杆,5,蜗轮,6,凸轮轴,7,支架,8,制动底板,9,凸轮,10,制动蹄,11,支承销座,12,支承销,13,制动鼓,14,回位弹簧,驻车制动系的作用是使汽车可靠地驻留原地，不致滑溜。在行车中遇到紧急情况时，可同时使用行车制动系和驻车制动系，使汽车紧急制动。驻车制动器有的安装在变速器或分动器后，也有的装在主减速器主动轴的前端，而大多数的汽车在后轮制动器中加装了必要的机构，使之兼充驻车制动器。驻车制动器有盘式和鼓式两种。,九、驻车制动系,辅助制动系的型式很多，如排气制动、液力减速、电力减速、空气动力减速等。但在一般汽车上较为常见的是发动机排气制动。图,15,57,为电磁气压控制的排气制动装置原理图。,第四节辅助制动系,图电磁气压控制的排气制动装置原理图,进气消音阀、,气动缸,排气制动阀,贮气筒,电源,排气制动开关,信号灯,离合器踏板,离合器开关,加速开关,喷油量操纵臂,熄火操纵臂,电磁阀,排气制动开关,装在仪表板或转向轴管上，移至“接通”位置时，仪表板上排气制动信号灯亮。电流通过离合器开关、电磁阀及加速开关，使电磁阀将气路沟通，排气制动起作用。移至“断开”位置时，信号灯灭，排气制动电路和气路断开，不起作用。,离合器开关,由离合器踏板控制（或利用操纵离合器的液压控制）。当踩下踏板时，触点断开，电流即切断；放松踏板，触点闭合。它的作用是便于在排气制动过程中换档，只要踩下离合器踏板，发动机就恢复供油，同时使排气制动暂时解除，以保持发动机的怠速运转。否则，一踩下离合器踏板，发动机就停转，将无法换档。,电磁阀,由气路开关和移动铁心及线圈组成。它是气路的开关，能实现气路的远距离操纵。不制动时，断开排气制动开关，信号灯不亮。电磁阀将气路关闭，各气动缸通过电磁开关通大气，两蝶形阀门在气动缸活塞回位弹簧作用下开启，排气制动不起作用。喷油泵供油拉杆处于正常供油位置。,制动时，放松加速踏板，排气制动开关被接通，电流经排气制动开关、离合器开关、电磁阀线圈、加速开关形成回路。电磁阀产生吸力，吸下气路开关阀，关闭排气口，打开进气口，压缩空气充入气动缸、。气动缸使柴油机停止供油；气动缸、使进气消音阀、排气制动阀关闭进、排气管，实现排气制动。,限压阀是一种最简单的压力调节阀。串联于液压或气压制动系的后制动管路中。其作用是当前、后制动管路压力,p,和,p,由零同步增长到一定值后，即自动将,p,限制在该值不变，防止后轮抱死。图,15,58a,为液压式限压阀结构图。,第五节制动力调节装置,一限压阀,图,液压式限压阀结构图。,比例阀与限压阀的区别在于油压达到,以后，输出与输入的油压按一定比例增加，使实际油压分配曲线与理想曲线更为接近。比例阀的结构如图,15,59a,所示。,二、比例阀,图比例阀及其特性曲线,a,）结构,b,）特性曲线,阀门,活塞,弹簧,满载理想特性,空载理想特性,感载阀有感载限压阀和感载比例阀两种。由于感载比例阀的工作特性优于感载限压阀，所以应用较广。图,15,60,所示为一种液压感载比例阀及特性曲线。,三、感载阀,图液压感载比例阀,及其特性曲线,a,）感载比例阀,b,）特性曲线,螺塞,阀门,阀体,活塞,杠杆,感载拉力弹簧,摇臂,后悬架横向稳定杆,满载理想特性,空载理想特性,惯性阀（亦称,G,阀）是一种用于液压系统的制动力自动调节装置。,惯性阀也有惯性限压阀与惯性比例阀两类。惯性限压阀的构造如图所示。,四、惯性阀,图惯性限压阀,阀体,惯性球,阀座,阀门,阀盖,A,进油口,B,出油口,（,一）附着系数与车轮滑移率的关系,1,车轮滑移率,车速和车轮速度之间出现的差异称为滑移。随着制动系压力的增加，车轮滚动成分越来越小，滑移成分越来越大。当车轮制动器抱死时，车轮已不再转动，而是在地面上作完全滑动,。,第六节防抱死制动系统与驱动防滑系统,一、制动防抱死系统,为了表征滑移成分所占的比例的多少，常用滑移率,表示。,式中,车轮滑移率；,车速（车轮中心纵向速度，,m,s,）；,车轮速度（车轮瞬时圆周速度，,r,，,m,s,）；,r,车轮半径（,m,）；,车轮转动角速度（,rad,s,）。,2,附着系数与滑移率的关系 车轮滑移率的大小对车轮与地面间附着系数有很大影响。图,15,65,给出了干燥硬实路面上附着系数与滑移率的关系。,（二）,ABS,的优缺点,ABS,的优点是：,1,）制动时保持方向稳定性。,2,）制动时保持转向控制能力。,3,）缩短制动距离，在冰雪路面上，可以缩短制动距离,。,4,）减少轮胎磨损，提高轮胎的使用寿命,。,5,）减少驾驶员紧张情绪。,6,）提高汽车行驶的平均速度大约。,ABS,的缺点是：,1,）不能提供超越车轮与路面所能承受的制动效果。,2,）其性能的好坏受整车制动系统状况的影响。,3,）不能取代驾驶员的制动，只能在驾驶员制动时，帮助其达到较好的制动效果。,4,）在平滑的干路面上制动，熟练驾驶员制动的制动距离可能比,ABS,工作时制动距离要短，这主要是由于,ABS,允许滑移率降低到左右。,5,）在松散的砂土和积雪较深的路面制动，车轮抱死制动要比,ABS,工作时的制动距离短。,（三）,ABS,的分类,1,按控制方式分类,按,ABS,控制方式分为两大类，即机械控制式,ABS,和电子控制式,ABS,。,2,按控制通道和传感器数目分类,（）四通道式有四个转速传感器，在通往四个车轮制动轮缸的管路中，各设一个制动压力调节分装置（如电磁阀），进行独立控制，构成四通道控制形式。,（）三通道式一般三通道式,ABS,是对两前轮进行独立控制，两后轮按低选原则进行一同控制。,（）双通道式,（）一通道式,ABS,一通道式,ABS,常称为单通道式,ABS,。,（四）,ABS,系统的结构与工作原理,ABS,系统的结构,无论是液压制动系统还是气压制动系统，电子控制制动防抱死系统（,ABS,）均由传感器、电控单元（,ECU,）和执行器三部分组成。见图,15,70,。,图一汽红旗,CA,型轿车,ABS,系统的组成,制动灯开关,ABS,黄色警报灯,电子液压控制单元,后车轮转速传感器,前车轮转速传感器,ABS,红色警报灯,制动主缸,2,ABS,系统工作原理,（）常规制动阶段如图所示,。,图常,规制动状态图,蓄能器,减压阀,电动液压泵,衰减器,阻断器,制动主缸,衰减器节流口,电动机,制动轮缸,（）制动压力保持阶段如果驾驶员踩制动踏板过重，会造成制动器制动力大于车轮与路面之间的附着力，使汽车制动减速度很大。这时，车轮速度传感器把车轮将抱死的信号传给,ECU,，,ECU,控制,ABS,处于触发状态，使制动轮缸的制动压力进入保压状态。,ECU,首先给阻断阀通电，,使电枢向下移动，关闭阻断阀，制动轮缸压力和制动主缸压力隔绝，防止制动轮缸的压力继续增加。,（）制动压力下降阶段在制动轮缸内制动压力被隔绝后，车轮滑移率逐步增加，将要超出,ABS,工作范围（一般滑移率在,之间），这时需要降低制动轮缸内的压力，使车轮滑移率减小。它是通过在制动轮缸中泄出一部分制动液到低压蓄能器而实现的。,（）制动压力上升阶段减压状态使汽车制动力越来越小，为了取得最佳的制动效果，这时应进入增压状态。,ECU,发出指令到液压调节器，使阻断阀开始瞬时打开，让制动主缸中的制动液进入制动轮缸，制动轮缸内制动压力增加，汽车开始减速。,（）退出制动当驾驶员放松制动踏板或减小制动踏板力使制动主缸压力低于制动轮缸压力时，制动轮缸中的制动液通过阻断阀上的单向密封皮碗流回到制动主缸，同时电动机会继续运转把蓄能器中的制动液抽回制动主缸。另外，当出现制动踏板开关断开或持续加压超过一定时间而不能使汽车车速减慢等故障时，系统则退出,ABS,工作状态，阻断阀断电打开，制动器完全由驾驶员控制，则常规制动系统起作用。,ASR,的工作原理与作用,随着驱动轮转矩的不断增大，汽车的驱动力也随之增大，当驱动力超过地面附着力时，驱动轮就开始滑转。驱动轮的滑转程度用驱动轮滑移率（为了与制动时相区别，有的称为驱动滑移率）,S,d,表示，其表达式为,二、,驱动防滑系统,式中,d,车轮滑移率；,车速（车轮中心纵向速度，,m,s,）；,车轮速度（车轮瞬时圆周速度，,r,，,m,s,）；,r,车轮半径（,m,）；,车轮转动角速度（,rad,s,）。,驱动时纵向附着系数与车轮滑移率的关系，与制动时相似，见图,图附着系数（纵向）与滑移率的关系,2,ASR,的优点,ASR,能在驱动滑转时自动调节滑移率，充分利用驱动车轮的最大附着力，具体优点是：,1,）汽车起步、行驶中驱动轮可提供最佳驱动力，与无,ASR,相比，提高了汽车的动力性，特别是在附着系数较小的路面上，起步、加速性能和爬坡能力较佳。,2,）能保持汽车的方向稳定性和前轮驱动汽车的转向控制能力。,3,）减少了轮胎的磨损与发动机油耗。,3,ASR,的控制方式,ASR,控制驱动轮最佳滑移率的控制方式主要有以下几种：,（,1,）对发动机输出转矩进行控制合理的控制发动机输出转矩，可以使汽车获得最大驱动力。,（,2,）对驱动轮进行制动控制这种方法是对发生滑转的驱动轮直接加以制动（增加车轮制动轮缸的压力）。,（,3,）对可变锁止差速器进行控制这是一种电子控制可变锁止差速器，有的称之为限滑差速器（,LSD,）控制。,4,ABS,ASR,系统的结构和工作原理,如图所示，该系统主要由车轮转速传感器、,ABS,ASR,电控单元,ECU,、,ABS,执行器（制动压力调节器）、,ASR,执行器（包括隔离电磁阀总成和制动供能总成）、副节气门控制步进电动机和主、副节气门位置（开度）传感器等组成。,图凌志,LS,ABS,ASR,的主要部件在车上的布置,ABS,执行器,ASR,执行器,副节气门位置传感器,主节气门位置传感器,ASR,副节气门电动机,ASR,副节气门继电器,ABS,和,ASR,的,ECU,发动机和变速器,ECU,ASR,关断开关,ASR,警示灯和,ASR,关断指示灯,后轮速传感器,制动灯开关,空档起动开关,ASR,供液灌,ASR,供液灌电动机继电器,ASR,蓄能器,制动液位开关,ASR,制动器主继电器,前轮速传感器,图凌志,LS,ABS,ASR,液压系统,图凌志,LS,ABS,ASR,液压系统,制动主缸,制动液液位开关,ASR,制动执行器,副节气门步进电动机,ASR,警告灯,ASR,断开指示灯,副节气门位置传感器,主节气门位置传感器,发动机与变速器电控单元,ABS,与,ASR,电控单元,电动机和液压泵,蓄能器,溢流阀,压力开关,制动主缸隔离电磁阀,蓄能器隔离电磁阀,储液器隔离电磁阀,回液泵,/,电磁阀,储液器,右后制动轮缸,后轮车速传感器,左后制动轮缸,右前制动轮缸,前轮车速传感器,左前制动轮缸,ASR,执行器,