汽车制动系统的区别及实际应用

张国元

摘 要：近年来，随着我国汽车工业的快速发展，人们对汽车的安全性越来越重视，制动系统的安全性成为人们关注的焦点，因此，对汽车制动系统进行分析研究，建设高性能制动系统成为我们的主要目标，本文论述了现代汽车制动系统的设计原则、对盘式和鼓式汽车制动系统进行区分，分别对鼓式制动器、盘式制动器进行了总结和分析，根据其结构特点、误差和诊断分析功能的发展，重点分析了盘式和鼓式制动系统在现代车辆上的使用，阐述其应用原理。

关键词：盘式制动器;鼓式制动器;应用原理

1 汽车制动系统概述

1.1 制动系统的作用及组成

制动系统的主要任务是使车辆减速甚至停车，在终点保持车速，并保持车辆静止。它可以由驾驶员控制，产生与汽车行驶方向相反的外力[1]，其作用是根据驾驶员的要求，使车辆及时地移动、停放或停车，保持车辆下行速度的稳定性，制动系统还应具有以下功能：

（1）一个稳定的停车功能，可以使停车过程顺利。

（2）指示制动衬片的干燥功能。如果车辆在湿滑路面上行驶，系统会以固定的间隔发出微弱的制动脉冲，用于清洁制动衬片的水箔，以确保可靠的制动性能。

（3）在拥堵的情况下，驾驶员只需控制油门踏板，只要将脚从油门踏板上移开，系统就会自动施加一定的制动力来减缓停车速度，因此驾驶员不必经常在油门踏板和制动踏板之间纠结。

（4）爬坡可以防止汽车向后或向前滑动，当汽车在陡坡或平缓的斜坡上起步时，当驾驶员从制动踏板切换到加速踏板时，汽车向后滑动，可暂时启动四个车轮上的制动器，以防止车辆向下滑动[2]。

1.2 制动系统的工作原理

踩下制动踏板时，机构通过液压将脚上的力传递到车轮上，但停车需要很大的力，因此制动系统必须能够加强腿部的力量。

利用帕斯卡定律和液压放大原理，制动系统把动力传递给车轮，给车轮一个摩擦力，然后车轮也给地面一个相应的摩擦力，在我们谈论制动系统的原理之前，我们应该了解三个原理：杠杆、液压作用、摩擦力[4]。

制动踏板可以利用杠杆释放人腿的力，然后将此力传递给液压系统。当踩下制动踏板时，制动力由踏板上的杠杆原理增加三倍，再由液压机构通过活塞增加三倍，增加的制动力使活塞移动，活塞压住闸瓦，这真的是一个简单的刹车模型。这让我们几乎了解了刹车系统的原理。

1.3 制动系统的设计要求

汽车制动系统的合理设计可以大大提高车辆的安全性，该系统主要分为常用制动系统、驻车制动系统和紧急控制系统，其中常用制动系统是车辆制动过程中最基本的系统。它能使车辆减速、停车等，也能使车辆在爬坡时运行更平稳，因此在设计常用制动系统时，应尽量采用双循环，以保证车辆制动性能的可靠性。它独立于行车制动系统。停车制动系统的运行可以提高车队的可靠性。紧急制动系统是在行车制动发生故障时使用的装置，主要是由于实现车辆制动的机械力，该系统不是独立的，主要由驱动或停车系统的几个部分组成。

2 制动系统的分类

2.1 盘式制动器

根据制动口径的结构，制动校准分为实心制动盘和浮动制动盘。

（1）驻车制动：采用这种制动方式，制动踏板是固定的，制动盘连接在车轮上，在制动踏板的开口处旋转，具有以下优点：除活塞和制动块外，没有其他滑动部件，能很容易保证制动片的刚度;结构和制造工艺与普通鼓式制动器差别不大，从鼓式制动器到盘式制动器易于实现，能很好地适应多回路制动系统的要求。

（2）浮动盘式制动器：浮动盘式制动器的制动座是浮动的，浮动盘式制动器有两种，一种是制动座可以平行滑动，另一种是制动座可以绕销摆动，因此有滑动和摆动两种，它们的制动缸是单侧的，气缸同侧的制动片是可移动的，而另一侧的制动片与制动体相连，在油压制动时，活塞推动可移动的制动盘靠在制动盘上，当反作用力推动制动钳体和实心制动块装置时，推动制动盘的另一侧，直到两个制动块均匀接合。在制动盘处，制动踏板不滑动，而是垂直于制动盘摆动。这样要求制动摩擦片应预先楔入。使用时，应逐渐磨损后更换摩擦片，直至残余厚度均匀为止。这种制动器具有以下优点：制动盘内侧只有一个液压缸，轴线尺寸小，制动可进一步靠近轮毂;制动盘上方无油流或油管，液压缸冷却状态好，制动液蒸发的可能性小。

全盘制动时，摩擦的转动和固定元件均为盘，各盘的摩擦面与制动器接触，其工作原理与摩擦联轴器相同。

2.2 鼓式制动器

鼓式制动器，也称为块式制动器，是通过按压制动轮上的制动块来实现的。鼓式制动器是以前开发的一种制动系统。鼓式制动器的设计自1902年开始在汽车上使用，直到20世纪20年代才被广泛应用于汽车工业，鼓式制动器的主要电流是内部电压。其制动块（闸瓦）位于制动轮内侧。制动时，制动块向外张开，摩擦制动轮内侧，达到制动的目的。鼓式制动器用闸瓦压住鼓式制动器获得制动力，可分为内压式和外梁式两种，内鼓式制动器接受制动鼓内筒面作为工作面，广泛应用于现代汽车;外鼓式制動器以制动鼓外缸面为工作面，目前仅作为部分车辆的驻车制动器使用。

鼓式制动器根据制动衬片开度的不同形式（也称为执行器）可分为轮缸制动器和凸轮轴制动器。轮缸制动器采用液压制动缸作为闸瓦执行器，液压制动系统主要采用液压制动缸;凸轮轴制动器使用凸轮轴作为控制装置，主要由制动系统使用。

3 制动系统的应用原理

3.1 盘式制动器的应用原理

制动钳体通过导销连接到轴上，轴可以相对于制动盘轴向移动。制动卡钳只将油缸放在制动盘内侧，而外侧的制动块与制动缸相连。制动时，制动缸的液压油通过进油口进入制动缸，推动活塞和制动块向右移动，并推到制动盘上，使制动盘产生活塞制动，左反作用力使活塞和制动座沿导向轴向左移动，直到制动盘上的制动衬片压向右侧。此时，制动片压在制动盘的两侧，制动盘夹紧在制动器上。

制动卡钳通过螺栓连接到保持架上，螺栓也充当导向销。支架安装在前弹簧壳上，壳体可沿导销相对于支架轴向移动。两个制动块安装在支架上，与支架固定，使两个制动块在支架上轴向移动，但不上下移动，制动盘安装在两个制动块之间，用轮胎螺栓固定在前轮上。制动衬片在制动液压力下由无石棉活塞向内推动，制动钳上的反作用力使制动鞍座向内移动，从而向外推动外制动衬片，因此内外摩擦块夹住制动盘的两侧，实现刹车。

矩形密封嵌入制动钳油缸矩形槽内，密封边缘与活塞外圈紧密对齐。制动时，边缘在摩擦作用下随活塞移动，引起密封件的弹性变形。如果制动自由度为设定值，则根据摩擦极限进行的衬片极限设计应与完全制动所需的活塞相对应。当制动器松开时，密封圈将恢复变形，活塞在密封圈的弹力作用下回到原来的位置。如果由于制动盘和摩擦点的磨损而引起的制动自由度超过设定值，则活塞密封变形后，可以在液压作用下移动，直至完全制动。制动自由度恢复到设定值。当活塞密封将拉回其初始设定值时，活塞密封既充当活塞后簧，又充当初始设定值的自调整装置[5]。

3.2 鼓式制动器的应用原理

鼓式制动器有一个与车轮拧在一起并随车轮转动的制动鼓，制动鼓内的制动盘上有一系列的制动蹄，制动盘上还有其他部件，包括液压缸、弹簧和连接件，闸瓦与摩擦材料连接，摩擦闸瓦在制动过程中接触制动鼓内部，制动时闸瓦受力打开，与制动鼓内表面发生摩擦。

制动器摩擦片与制动鼓之间的摩擦导致车辆制动，制动器摩擦片种类繁多，摩擦片被破坏或与闸瓦连接，第一闸瓦上的摩擦片长度较短，第二闸瓦上的摩擦片由于负荷大而覆盖整个闸瓦，另外现在使用的摩擦片固定在闸瓦上，这种设计有利于摩擦片与制动鼓的接触，当闸瓦上的压力增大时，摩擦片与闸瓦微弯，从而增大了接触面，是一种典型的制动摩擦片最厚的部分。

鼓式制动器可以手动或自动设置，以消除滑片的磨损。手刹有一个控制螺母，根据其功能通常称为可调夹杆。如果用外部调整工具转动可调上杆，多余的间隙可以关闭。

自动间隙是为了避免制动装置在正常工作时由于内外运动而在摩擦表面之间产生多余的间隙。一种可能性是使用一系列电子照相机。当制动装置向外打开时，可调笔还跟随制动装置向外移动。这将旋转托板上的可调凸轮。当制动蹄松开时，可调相机将保持在新位置。

自动间隙调整的第二种方法是使用制动器无磨损调整垫。可调杆的一端移动可调上杆上的棘輪。每次闸瓦向外打开时，棘轮机构都会试图推动可调上拉杆进行调整，无论车辆是前进还是后退，棘轮机构都会起作用。

4 结论

汽车制动器是汽车的主动安全系统。它从诞生到发展与汽车是完全同步的，没有良好的制动性能，任何汽车都无法发展出优异的驾驶性能，良好的制动效果是安全驾驶的重要保证。因此对于汽车制动系统的类别区分，对相关原理的实际应用尤为重要。不同制动器的设计要求也是不同的，因此，对汽车制动系统的分析有助于对系统进一步维护。

参考文献：

[1]杨卫国. 机电一体化技术在汽车制动系统中的应用[J]. 时代汽车，2019（15）：11-12.

[2]刘永博. 机电一体化技术在汽车制动系统中的应用探究[J]. 内燃机与配件，2019（20）：228-229.

[3]包丹丹. 浅谈制动系统在新能源汽车上的应用和发展[J]. 时代汽车，2018（01）：37-38.

[4]王众. 汽车防滑控制液压制动系统分析与应用[J]. 电脑迷，2018（11）：144.

[5]石庆生. 汽车制动系统中机电一体化的实际应用[J]. 机电信息，2016（36）：105+107.