汽车制动系统一般采用摩擦制动,车轮制动器利用摩擦制动车轮,轮胎与路面间的摩擦力使汽车停车。因此,制动的实质就是将汽车的动能强制地转化为其他形式的能量(通常是热能),扩散到大气环境中。
各种类型的制动系统,其工作原理类似,故可用一种简单的液压制动系统来说明一般制动系统的工作原理,如图21.1 所示,该制动系统由鼓式制动器和液压传动机构组成。
车轮制动器主要由旋转部分、固定部分和张开机构组成。旋转部分是一个以内圆面为工作表面的金属制动鼓8 它固定在车轮轮毂上,随车轮一同旋转。固定部分包括制动蹄10 和制动底板11 等。制动底板用螺栓与转向节凸缘(前轮)或桥壳凸缘(后轮)固定在一起。在固定不动的制动底板上,有两个支承销12,支承着两个弧形制动蹄的下端。制动蹄的外圆面上铆有摩擦片9。制动蹄上端用回位弹簧13拉紧压靠在轮缸活塞7上,下端松套在支承销上。液压传动机构主要由制动踏板1、推杆2、制动主缸4、制动轮缸6 和油管5等组成。制动踏板通常安装在驾驶室内,踩下踏板可使推杆的一端移动,推杆的另一端支承在制动主缸活塞3 上。制动主缸活塞安装在制动主缸里,可由驾驶员通过制动踏板机构来操纵。
液压制动轮缸装在制动底板上,用油管与装在车架上的液压制动主缸相连。制动主缸、油管和制动轮缸里充满了制动液。不制动时,制动鼓的内圆面和制动蹄摩擦片之间留有一定的间隙(简称制动器间隙),使制动鼓随车轮可以自由旋转,制动系统不起作用。制动时,驾驶员踏下制动踏板,推杆便推动制动主缸活塞,使制动主缸的制动液以一定的压力经过油管流入制动轮缸,推动轮缸活塞移动,驱动两制动蹄的上端向外张开,从而使摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上。此时,不旋转的制动蹄就对旋转的制动鼓产生一个摩擦力矩Mμ,其方向与车轮旋转方向相反。制动鼓将该力矩传到车轮后,由于车轮与路面间有附着作用,车轮即对路面作用一个向前的周缘力Fμ。与此同时,路面会给车轮一个向后的反作用力B F ,也就是车轮的制动力。各车轮上制动力的总和就是汽车受到的总制动力。制动力由车轮经车桥和悬架传给车架及车身,迫使整个汽车产生一定的减速度。制动力越大,减速度也越大。
放松制动踏板时,制动蹄在回位弹簧13的作用下向中央收拢,回到原位,制动鼓和制动蹄的间隙又恢复,制动力矩和制动力消失,制动作用解除。