汽車制動系統的組成、結構和工作原理

汽車制動系統是一個復雜的制動安全系統，一般由制動傳動裝置和制動器組成。

1)制動傳動裝置

制動傳動裝置包括向制動器傳遞制動能量的各種零件和管路，如制動踏板、制動總泵、輪缸和連接管路等。

2)制動器

制動器是產生阻礙車輛運動或趨勢的力的部件。一般是通過固定元件與旋轉元件工作面之間的摩擦來實現的。

一個完善的制動系統還要有制動力調節裝置、報警裝置、壓力保護裝置等附加裝置。

制動系統的工作原理

連接到車身(或車架)的非旋轉元件和連接到車輪(或傳動軸)的旋轉元件之間的相互摩擦用于防止車輪旋轉或傾向于旋轉。汽車行駛的動能轉化為摩擦副的熱能，消散到大氣中。

現在以液壓行車制動系統為例來說明制動系統的工作原理，如圖15.1所示。

車輪制動器主要由轉動部分、固定部分和開啟機構組成。

轉動部分為制動鼓，固定在輪轂上，隨車輪轉動，工作面為內圓柱面。固定部分主要包括閘瓦和制動底板。制動器底板用螺栓固定在轉向節法蘭(前輪)或橋殼法蘭(后輪)上。在固定制動底板上，有兩個支撐銷支撐兩個弧形制動蹄的下端。制動蹄的外周面上設有摩擦片，制動蹄的上端通過制動蹄回位彈簧張緊壓靠在輪缸活塞上。制動蹄可以由諸如凸輪或制動輪缸的打開機構打開。制動輪缸也安裝在制動底板上。液壓制動傳動機構主要由制動踏板和推桿組成！主缸、制動輪缸和油管等。安裝在車身上的制動總泵通過油管與制動輪缸連接，駕駛員可以通過制動踏板控制制動總泵的活塞。

I}沒有剎車過程。

不制動時，制動鼓的內圓柱面與摩擦片之間保持一定的間隙，使制動鼓能隨車輪轉動。

2}制動過程

為了使行駛中的汽車減速停車，需要利用路面對汽車的車輪施加相反的力，即制動力。

制動時，駕駛員踩下制動踏板，推桿推動制動總泵活塞，迫使制動油通過油管進入制動輪缸。機油的壓力使制動輪缸的活塞克服回位彈簧的拉力推動制動蹄繞支承銷轉動，制動蹄上端向外張開，消除制動蹄與制動鼓之間的間隙后壓在制動鼓上。這樣，非旋轉制動蹄的摩擦片在旋轉制動鼓上產生一個摩擦力矩m，其方向與車輪的旋轉方向相反，其大小取決于制動輪缸活塞的開啟力、制動蹄與制動鼓之間的摩擦系數、制動鼓與制動蹄的大小。制動鼓將扭矩m傳遞給車輪。由于車輪和路面之間的附著力，車輪在路面上施加一個向前的圓周力F。同時路面也給了車輪一個向后的切向反作用力F，即車輪上的路面制動力。各個車輪的路面制動力之和就是汽車的總制動力，通過車軸和懸架從車輪傳遞到車架和車身，迫使整車產生一定的減速度。制動力越大，減速度越大。

3}制動器釋放過程

松開制動踏板，在回位彈簧的作用下，制動蹄與制動鼓之間的間隙會恢復，從而松開制動。

制動時，車輪上的制動力Fb隨著踏板力和制動力矩的增大而增大。但由于輪胎與路面附著力的限制，制動力F不能超過附著力F！f等于輪胎上的垂直載荷g和輪胎與路面的附著系數q的乘積，即Fb=GQ。當制動力等于附著力時，車輪就會抱死，在路面上被拖行。打滑會嚴重磨損胎面，在路面留下黑色痕跡。時間同步拖動造成胎面局部高溫和局部變薄，就像輪胎和路面之間隔了一層潤滑劑，降低了附著系數。最大制動力和最短制動距離不是出現在車輪抱死的時候，而是出現在車輪即將抱死但沒有完全抱死的時候。制動力接近附著力，即在所謂的“臨界狀態”達到最大值。可以看出，制動到鎖止狀態時所能達到的制動力與車輪上的垂直載荷成正比。換句話說，車輪上的負載越大，可能的制動力就越大。因此，應根據各種汽車的前輪和后輪軸分配質量的差異，包括附著質量和傳動質量，從制動器結構類型方面，如開啟機構、制動鼓和制動蹄的類型和尺寸等，合理分配制動力。從而獲得理想的制動功。

實際上，一般結構的車輪制動器在制動過程中，由于車輪的載荷及其與地面的附著系數不是常數，很難完全避免車輪抱死和打滑。很多汽車在制動系統中增加了前輪和后輪的制動力分配和調節裝置，可以減少抱死現象。不過最理想的還是電控自動防抱死制動裝置，俗稱ABS裝置。