【汽车科普】汽车构造与原理 8.制动系统

汇总

• 【汽车科普】汽车构造与原理

目录

• 1.引言
• 2.制动系统形式
  • 2.1 制动形式分类
  • 2.2 鼓式制动
  • 2.3 盘式制动
  • 2.4 通风盘式制动的性能更好
• 3.驻车制动
  • 3.1 驻车制动系统构造
  • 3.2 电子驻车制动
  • 3.3 制动踏板和制动灯
• 4.陶瓷复合制动盘
  • 4.1 陶瓷复合制动盘的优势
  • 4.2 陶瓷复合制动盘的缺点
  • 4.3 陶瓷复合制动盘示意图
• 5.制动助力器
  • 5.1 制动助力器的必要性
  • 5.2 真空制动助力器

1.引言

Brake System
汽车因速度而诞生。
人们完全可以制造更快的汽车，但是制动技术还不够强大。
没有制动，就没有速度。
汽车极速永远受制动性能限制。

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2.制动系统形式

Brake System Type

2.1 制动形式分类

• 制动形式：
  • 主要分鼓式和盘式两大类。
• 原理：
  • 由固定不旋转的部分（制动蹄或制动钳）以一定的力量压迫与车轮一同旋转的部分（制动鼓或制动盘），从而强制车轮制动
  • 注意：两类制动形式，即制动鼓和制动盘都是随车轮转动的部分
  • 结合自行车的车轮和刹车皮的构造理解

2.2 鼓式制动

• 鼓式制动的构造：
  • 制动鼓安装在轮毂上，随车轮一起旋转。
  • 它由铸铁制成，形状像是圆鼓。
• 制动原理：
  • 轮缸活塞推动制动蹄，制动蹄上有摩擦衬片，它压迫制动鼓，
  • 制动鼓受到摩擦而减速，迫使车轮停止转动。
• 鼓式制动的优势和应用：
  • 优点：制动片磨损较少、成本较低和维修较容易等。
  • 目前广泛应用在经济型轿车后轮上。
• 鼓式制动的构造示意图：
  
  

2.3 盘式制动

• 盘式制动的构造：
  • 又称为碟式制动器，是取其形状而得名。
  • 由液压控制
  • 主要零部件有制动盘、制动轮缸、制动钳、制动液管等。
    • 制动盘：用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。
    • 制动轮缸：固定在制动器的底板上。
    • 制动钳：两个摩擦片分别装在制动盘的两侧。
• 制动原理：
  • 制动轮缸的活塞受制动液管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，
  • 动作起来就好像用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。
• 盘式制动的优势和应用
  • 散热快，重量轻，构造简单，调整方便。
  • 特别是高负载时的耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭（离心力的作用可将雨水飞散出去）。
  • 应用：除经济型轿车的后轮制动外，现在轿车大都采用盘式制动
• 盘式制动的构造示意图：
  
  

2.4 通风盘式制动的性能更好

制动过程的通风散热要求

• 制动过程：实际上是利用摩擦力将动能转化为热能的过程。
• 如果能尽快将热能释放出去：
  • 会加快这个能量转化速度，从而使汽车尽快失去动能而制动。
• 盘式制动的散热性能较好，可以使制动系统快速散热
  • 因此从制动理论上讲，盘式制动的性能要优于鼓式制动的性能。

通风式制动盘

• 通风盘式制动
  • 制动盘打小孔，或将制动盘设计成空心通风式，从而加速散热效果。
    
• 通风制动盘散热原理
  • 在两块制动盘之间布置一些散热片，从而在制动盘之间形成通气孔。
  • 当制动盘旋转时：在离心力的作用下，制动盘产生的热气就会顺着通气孔迅速发散
    

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3.驻车制动

Parking Brake

3.1 驻车制动系统构造

• 一般轿车的驻车制动器：
  • 俗称“手刹”，采用鼓式制动器，安装在后轮盘式制动器内。
• 当拉起驻车制动器手柄时：
  • 制动效应只对两个后轮起作用。
• “漂移”动作形成原理：
  • 为了让后轮产生滑动、前轮保持转动，一般都是通过拉驻车制动器手柄（手刹）来实现的
• 鼓式驻车制动器工作原理示意图
  • 汽车行驶时：制动摩擦片与制动鼓脱离，没有摩擦；
  • 拉起驻车制动器手柄时：将制动摩擦片拉向制动鼓的内壁，让它们之间产生摩擦，从而使车轮停止转动，达到驻车不动的目的
    

3.2 电子驻车制动

电子驻车制动的原理

• 电子驻车制动，俗称“电子手刹”
• 是指以电传线控（Drive By Wire）方式操作驻车制动的系统。
• 通过电子信号来传递驻车指令，并通过电控单元和电动机来完成驻车动作。
  • 而不再是通过驾驶人手拉拉索的方式传递驻车指令
• 后轮鼓式驻车制动系统示意图：
  

电子驻车制动的两种形式

• 拉索牵引式：
  • 与传统的机械式驻车制动的最大区别：
    • 将手拉拉索改为电动机牵引拉索。
  • 电动机由电控单元控制。
  • 当驾驶人操作电子驻车制动按键时，就可以控制驻车制动器动作。
    
• 整体卡钳式：
  • 区别：不再采用额外的鼓式驻车制动
  • 采用电动机和减速机构直接作用在原来的制动钳上：
    • 由电动机驱动力作用在制动盘上，从而帮助车辆驻车制动。
      

3.3 制动踏板和制动灯

• 驾驶人踩制动踏板时，车尾部的制动灯就会亮起

• 联动构造：

  • 在制动踏板的上方有制动灯继电开关，
  • 正常行驶状态下：制动踏板和制动灯开关是完全接触的，此时制动灯不亮。
  • 制动踏板被踩下：继电开关就会断开，从而接通制动灯的电路，使制动灯点亮。
    

• 汽车制动系统构造及控制线路图：
  

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4.陶瓷复合制动盘

Ceramic Composite Brake Disc

4.1 陶瓷复合制动盘的优势

陶瓷复合制动盘的性能

• 陶瓷复合制动盘是目前性能较好的制动盘。
• 能承受1400℃的高温而不变形、不产生裂缝、不抖动

与铸铁制动盘相比的明显的优势

• 1）重量：它比铸铁制动盘的重量降低了50%左右，减轻了簧下重量。
• 2）制动效率：摩擦系数比铸铁制动盘高25%左右，提高了制动效率。
• 3）寿命高耐磨损：表面硬度很高，在制动时磨损小，使用寿命能够超过30万千米，是钢制制动盘平均寿命的4倍。

4.2 陶瓷复合制动盘的缺点

• 陶瓷复合制动盘的缺点，就是价格非常高。

4.3 陶瓷复合制动盘示意图

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5.制动助力器

Brake Booster

5.1 制动助力器的必要性

• 有液压助力帮助驾驶人进行制动
• 但如果没有足够的力踩制动踏板，遇到紧急情况非常危险。

5.2 真空制动助力器

真空制动助力器

• 形状：
  • 像炒菜锅一样的部件
• 位置：
  • 发动机室靠近驾驶人的位置，制动踏板与制动主缸之间
• 作用：
  • 帮助制动的真空制动助力器。
• 图示：
  

真空制动助力器的原理

• 中间的橡胶膜片：
  • 将真空助力器的内腔一分为二，其中一侧引入发动机进气歧管内的负压。
• 当踩制动踏板时：
  • 真空助力器内腔的另一侧流进大气
  • 在橡胶膜片两侧就会产生压力差：一侧是真空，另一侧是大气
  • 膜片会在压力差的作用下被推动，从而产生制动助力。

真空制动助力器位置和原理示意图

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END