液压制动系统讲义

液压制动系统 Page 2 2 液压制动是以人力为能源，以液体作为传动介质的一种制 动形式。主要由制动踏板、制动主缸、制动轮缸和油管等组 成。 Page 3 3 一、液压制动系统的构造与工作原理 1.液压制动系统的工作原理 液压制动装臵利用液压油，将驾驶员肌体的力通过制动踏板 转换为液压力，再通过管路传至车轮制动器，车轮制动器再将液 压力转变为制动蹄张开的机械推力，使制动蹄摩擦片与制动鼓产 生摩擦（将机械能转换成热能而消耗），从而产生阻止车轮转动 的力矩。 当驾驶员踏下制动踏板时，推杆推动制动主缸活塞使制动液 升压，通过管道将液压力传至制动轮缸，轮缸活塞在制动液挤压 的作用下将制动蹄片摩擦片压紧制动鼓形成制动，根据驾驶员施 加于踏板力矩的大小，使车轮减速或停车。 当驾驶员放开踏板，制动蹄和分泵活塞在回位弹簧作用下回 位，制动液压回到总泵，制动解除。 Page 4 4 2.液压制动的特点 优点： （ 1）反应灵敏，基本无滞后，随动性好。 （ 2）制动柔和，行驶平稳。 （ 3）节约能源 （ 4）结构简单、维修方便、成本低。 （ 5）非簧载质量轻，行驶舒适性好、使用方便。 缺点： （ 1）操纵较费力，制动力矩有限，不适合载重量大的车辆。 （ 2）液压油低温流动性差，高温易产生气阻，如有空气侵入或漏 油会降低制动效能甚至失效。 （ 3）通常在液压制动传动机构中增设制动增压或助力装臵，使制 动系统操纵轻便并增大制动力。 Page 5 5 1、单回路液压制动 单管路是利用一个制动主缸，通过一套相互连通的管路， 控制全车制动器。若传动装置中一处漏油，会使整个制动系统 失效。目前，一般汽车上已 很少采用 。 Page 6 6 2.双回路液压制动 （ 1）双回路液压制动布置形式 两桥制动器独立制动： 由双腔主缸通过两套 (一轴对一轴 )独立管 路分别控制车轮制动器。它主要用于对后轮制动依赖性较大的发动机 后置后轮驱动的汽车。 当一套管路失效时，另一套管路仍能保持一定的制动效能，制动 效能低于正常时的 50%。 Page 7 7 制动时 ，踩下制动踏板，推杆推动双腔制动主缸的主 缸前、后活塞前移、使主缸前、后腔油压升高，制动液分别 同时流至前，后车轮制动轮缸。轮缸的活塞在制动液压力的 作用下，向外移动，进而推动制动蹄张开压向制动鼓产生制 动效能。 当松开制动踏板时 ，制动蹄和轮缸活塞在回做弹簧作用 下，各自回位，并将制动液压回制动主缸，从而解除制动。 Page 8 8 前后制动器对角独立制动： 该装置由双腔制动主缸，两套独立 (交 叉 )管路分别控制车轮制动器，它主要用于对前轮制动力依赖性较大的发 动机前置前轮驱动的汽车。 当一套管路失效时，另一套管路使对角制动器保持一定的制动效能， 为正常时的 50%。 Page 9 9 当制动系统中任一回路失效，剩余制动力仍能保 持正常总制动力的 50%。当汽车在高速状态不被制动 时，均能保证后轮不抱死或者前轮比后轮先抱死，避 免制动时后轮失去侧向 附着力，造成汽车失控，确保 行车安全。 同一制动器两个轮缸独立制动：当一套管路失效时， 另一套管路仍能使前、后制动器保持一定的制动效能， 为正常时的 50%。 制动主缸 当一套管路失效时，另一 套管路仍能使前、后制动器保持 一定的制动效能。制动效能为正 常时的 50。 Page 11 11 （ 2）结构组成 由制动踏板、双腔式制动主缸和前后车轮制动器以及 油管等组成。制动主缸的前后腔分别与前后轮制动轮缸之 间通过油管连接，并充满液压油。 Page 12 12 （ 3）对制动液的要求 (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化形成微粒而与 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 目前使用的制动液大部分是植物制动液 ,用 50%左右 的蓖麻油和 50%左右的溶剂 (酒精或甘油等 )配成。 Page 13 13 由于植物制动液的汽化温度不够高，（且在 70 的 低温下易凝结），蓖麻油又是贵重的化工原料，植物制 动液逐渐被合成制动液和矿物制动液所取代。 合成制动液：汽化温度 190 ， -35 的低温流动性 好，对金属无腐蚀，对橡胶无伤害，溶水性好，但成本 高； 矿物制动液：溶水性差，使普通橡胶膨胀。 Page 14 14 4.双腔式制动主缸 （ 1）作用 制动主缸作用是将制动踏板机械能转换成液压能。双管 路液压制动传动装臵中的制动主缸一般采用串联双腔或并 联双腔制动主缸。 （ 2）结构 主缸的壳体内装有前活塞、后活塞及前后活塞弹簧，前 后活塞分别用皮碗、皮圈密封，前活塞用挡片保证其正确 位臵。两个储液筒分别与主缸的前、后腔相通，前出油口、 后出油口分别与前后制动轮缸相通，前活塞靠后活塞的液 力推动，后活塞直接由推杆推动。 Page 15 15 Page 16 16 主缸内有两个活塞。后活塞右端连接推杆；前活塞位 于缸筒中间把主缸内腔分成两个腔，两腔分别与前后两条液 压管路相通，贮液罐分别向各自管路供给制动液。每个腔室 具有各种回位件、密封件、复合阀等。 Page 17 17 储液罐 . 第一活塞 第二活塞 旁通 孔 补偿 孔 双腔式制动主缸 结构 双腔制动主缸： 活塞 活塞 出油阀 出油阀 与前腔连接的制动管路漏油时， 则只能后腔中建立液压。此时前缸活 塞迅速前移，后缸工作腔中液压升高 到制动所需的值。 与后腔连接的制动管路漏油 时 , 先是后缸活塞前移 ,不能推 动前缸活塞，在后缸活塞直 接顶触前缸活塞时，前缸活 塞前移，使前缸工作腔建立 必要的液压而制动。 Page 19 19 串联双腔制动主缸 1-主缸缸体 2-出油阀座 3-出油阀 4-进油管接头 5-空心螺栓 6-密封垫 7-前缸 (第二 )活塞 8-定位螺钉 9-密封垫 10-补偿孔 11-旁通孔 12-后缸 (第一 )活塞 13-挡 圈 14-护罩 15-推杆 16-后缸密封圈 17-后活塞皮碗 18-后缸弹簧 19-前缸密封 圈 20-前活塞皮碗 21-前缸弹簧 22-回油阀 A-后腔 B-前腔 Page 20 20 Page 21 21 （ 3）工作原理 踩下制动踏板时，主缸中的推杆向前移动，使皮碗掩盖住储 液筒旁通孔后，后腔压力升高，在后腔液压和后活塞弹簧力的作 用下，推动前活塞向前移动，前腔液力也随之提高；继续踩下制 动踏板时，前、后腔液压继续升高，使前、后制动器产生制动； 放松制动踏板时，主缸中的活塞和推杆分别在前、后活塞弹簧的 作用下回到初始位臵，从而解除制动。 若前腔控制的回路发生泄漏时，前活塞不产生液压力，但在 后活塞液力作用下，前活塞被推到最前端，后腔产生的液压力仍 使后轮产生制动。 若后腔控制的回路发生泄漏时，后腔不产生液压力，但后活 塞在推杆作用下前移，并与前活塞接触而使活塞前移，前腔仍能 产生液压力控制前轮产生制动。 Page 22 22 若两脚制动时，踏板迅速回位，活塞在弹簧的作用下迅速回 退，此时制动液受到止回阀的阻止不能及时回到腔内，活塞前方 出现负压，油壶的油在大气压的作用下从补偿孔进到活塞前方， 使活塞前方的油量增多。再踩制动时，制动有效行程增加。 前活塞回位弹簧的弹力大于后活塞回位弹簧的弹力，以保证 两个活塞不工作时都处于正确的位臵。 为了保证制动主缸活塞在解除制动后能退回到适当位臵，在 不工作时，推杆的头部与活塞背面之间应留有一定的间隙。这一 间隙所需的踏板行程称为制动踏板的自由行程。该行程过大，将 使制动有效行程减小；过小则制动解除不彻底。 双回路液压制动系统中任一回路失效，主缸仍能工作，只是 所需踏板行程加大，导致汽车的制动距离增长，制动效能降低。 Page 23 23 单腔制动主缸工作原理 不工作时， 活塞头部与 皮碗应正好在补偿孔和进油 孔之间 。主要 是当因泄露或 气温变化引起活塞包围的腔 和主缸腔的制动液的收缩和 膨胀，通过这两个孔维持平 衡。（与离合器主缸同） 制动时，推动推杆而后 推动活塞和皮碗， 掩盖补偿 孔后，主缸内的液压开始建 立 ，克服弹簧力后，推开油 阀后将制动液送到轮缸，解 除制动后，踏板机构、主活 塞、轮缸活塞在各自的回位 弹簧作用下回位。 Page 24 24 双腔制动主缸工作原理 制动时，后主缸中 的推杆向前移动，使皮 碗盖住贮液罐补偿孔， 此时后腔室液压升高， 迫使油液向后轮制动器 流动，推动后轮制动器 工作。与此同时，在后 腔液压和后活塞弹簧弹 力作用下，推动前活塞 向前移动，前腔压力也 随之提高，迫使油液流 向前轮制动器，推动前 轮制动器工作。 放松制动踏板，主 缸中活塞和推杆在前后 活塞弹簧的作用下回到 原始位置，制动解除。 Page 25 25 当前腔控制的回 路发生故障时，前活 塞不产生液压前轮制 动失效。但在后活塞 液力作用下，前活塞 被推到最前端，后腔 产生的液压仍使后轮 产生制动。若后腔控 制的回路发生故障时， 前腔仍能产生液压使 前轮产生制动，确保 行车安全。 优点 Page 26 26 5.制动分泵（轮缸） 制动分泵的作用是将主缸传来的液压力转变为使制动蹄 张开的机械推力。由于车轮制动器的结构不同，分泵的数 目和结构也不同。 （ 1）分类 按结构：通常分为双活塞式和单活塞式两类制动分泵。 按制动器形式：通常分为盘式和鼓式。 按制动力势：通常分为非平衡式、平衡式和自增力式。 （ 2）作用 制动分泵的作用是将主缸传来的液压力转变为使制动蹄 张开的机械推力。 Page 27 27 （ 3）结构及组成 双活塞式制动轮缸 缸体 1用螺栓固定在制动底板上，缸内有两个活塞 2， 两个刃口相对的密封皮碗 3，利用弹簧 4分别压靠在两活塞 上，以保持两皮碗之间的进油孔畅通。活塞外端凸台孔内 压有推杆与制动蹄的上端抵紧。缸内两端防尘罩用以防尘 土和水分进入，以免活塞与缸体腐蚀而卡死。缸体上方装 有放气阀用以排放分泵中的空气。 应用：用于非平衡式的鼓式车轮制动器 Page 28 28 双活塞式制动轮缸 1-缸体 2-活塞 3-皮碗 4-弹簧 5-顶块 6-防护罩 Page 29 29 盘式制动器分泵 盘式制动器分泵按活塞数量分有单活塞式、双活塞式和 四活塞式；按制动器形式分有单面活塞式和双面活塞式， 单面活塞用于浮钳式制动器，双面活塞用于定钳式制动器。 盘式制动器都有间隙自调功能，也有另外设臵自调装臵的。 盘式制动器分泵具有结构简单、紧凑、安装、维修方 便和导热低等优点。 Page 30 30 二、液压制动系统辅助装置 真空液压制动系统传动装臵是在人力液压制动传动机构 的基础上，加装一套以发动机工作时在进气管中产生的真 空度为力源的动力制动传动装臵。它以提高汽车制动性能， 减轻驾驶员的劳动强度。这种传动装臵由真空增压式和真 空助力式两种。 真空增压式是利用真空度对制动主缸输出的油液进行 增压，因此它装在制动主缸之后；真空助力式是利用真空 度对制动踏板进行助力，因此它装在踏板与制动主缸之间。 Page 31 31 2.真空助力式液压制动传动装置 （ 1）组成 真空助力器主要由真空伺服气室和控制阀组成。其传 动装臵如图所示。 1-制动踏板机构 2-控制阀 3-加力气室 4-制动主缸 5-储液罐 6-制 动信号灯液压开关 7-真空供能管路 8-真空单向阀 9-感载比例阀 10-左后轮缸 11-左前轮缸 12-右前轮缸 13-右后轮缸 Page 32 32 真空助 力器 主要部件 主缸 真空伺服气 室 通发动机进气 管 控制 阀 真空单向阀 Page 33 33 奥迪 100制动系 Page 34 34 Page 35 35 （ 2）结构 真空助力式液压制动传动装臵主要由伺服气室、主 缸推杆、控制阀、控制阀推杆等组成。 Page 36 36 主 缸 推 杆 膜 片 膜片座 橡胶阀门 控 制 阀 柱 塞 控制阀推杆 Page 37 37 真空助力器的结构： 38 桑塔纳真空助力器 制动主缸 制动控制阀 制动推杆 真空助力室 通制动轮缸 Page 39 39 （ 3）工作原理 制动时，踩下制动踏板，踏板力推动控制阀 12和控制阀柱 塞 18向前移动，在消除柱塞与橡胶反作用盘 7之间的间隙后，再 继续推动制动主缸推杆 2，主缸内的制动液压油以一定压力流入 制动轮缸。与此同时，在阀门弹簧 16的作用下，真空阀 9也随之 向前移动，直到压靠在膜片座 8的阀座上，从而使通道 A与 B隔绝。 进而空气阀 10离开真空阀 9而开启，空气经过滤环 11、空气阀的 开口和通道 B充入伺服气室后腔，使伺服气室前、后腔出现压差 而产生推力，此推力通过膜片座 8、橡胶反作用盘 7推动制动主缸 推杆 2向前移动，此时制动主缸推杆上的作用力（即踏板力）和 伺服气室反作用盘推力的综合，使制动主缸输出压力成倍增高。 解除制动时，控制阀推杆弹簧 15使控制阀推杆和空气阀向 后移动，真空阀离开膜片座 8上阀座，真空阀开启。伺服气室前、 后腔相同，均为真空状态。膜片座和膜片在回位弹簧作用下回位， 制动主缸解除制动。 Page 40 40 具体工作过程 制动预备状态：空气阀 10关闭与大气隔绝，真空阀 9打开通道 A与 B相通， 伺服气室前、后腔相同，均为真空状态。膜片座和膜片在回位弹簧作 用下处于最右端。助力器不工作处于预备状态。 踩下制动踏板时：踏板力推动控制阀推杆 12和控制阀柱塞 18向前移动， 与此同时，在阀门弹簧 16的作用下，真空阀 9也随之向前移动，直到压 靠在膜片座 8的阀座上，从而使通道 A和 B隔绝 产生制动助力时：推杆继续向前移进，空气阀 10离开真空阀 9而开启， 空气经过空气阀和通道 B充入伺服气室后腔。此时伺服气室前腔是真空 而后腔是大气压从而产生推力，此推力通过膜片座 8、推动制动主缸推 杆 2向前移动，此时制动主缸推杆上的作用力即为踏板力和伺服气室反 作用盘推力的综合，使制动主缸输出的压力成倍提高。 41 真空助力自由状态 工作缸卸荷 工作缸卸荷 真空腔与大 气腔相通 真空腔 大气腔 42 控制阀将大气室与真空室沟通 真空阀打开 大气阀关闭 真空腔 与大气 腔相通 43 真空助力过渡状态 真空腔与大 气腔相隔断 工作缸进油 口关闭 制动推杆向 左移动 44 前 工 作 腔 后工作腔 通往分泵 真空助力制动状态 45 控制阀关闭真空室 并将大气通向大气室 大气室 真 空 室 真空阀关闭 大气阀打开 Page 46 46 保持踏板不动时：这时推杆不动，膜片座 8在大气压的作用下继 续前行，直至空气阀与阀座接触关闭进气口，大气不再进入，这 时空气阀和真空阀都处在关闭状态，制动保持平衡。 需要制动力增加时：驾驶员对踏板加力，推杆再次前行，进气 阀再次打开，大气又进入 B腔，使 B腔的大气压力增加，制动的得 到 増 力。同时膜片座 8前进，使空气阀 10重新与阀座 8接合而关闭， 制动得到新的平衡。 Page 47 47 需要制动力减少时：驾驶员对踏板减力，推杆后退，真空阀 9离 开阀座 8而打开， B腔空气流向 A腔， B腔压力下降，制动助力作用 下降，同时膜片座 8后退，使真空阀重新与阀座接合而关闭， A、 B两腔重新隔绝，制动重新平衡。 解除制动时：推杆后退使空气阀 10向右移动先关闭进气口，同 时真空阀 9离开膜片座 8，真空阀开启。 A、 B腔相通，后腔的空气 经前腔、单向阀进入进气歧管，这时前、后腔均为真空状态。膜 片座和膜片在回位弹簧作用下回位，制动主缸解除制动。 制动系的基本结构 制动踏板 制动主缸 制动油管 制动鼓 制动轮缸 摩擦片 制动蹄 回位弹簧 支承销 制动力 推杆 制动底板 瀚路