汽车制动原理 大众内部教材

基本制动系统使停车能由驾驶员控制。

这些系统利用摩擦力将汽车的运动转化成热量。

产生的热量与车速和停车减速率成比例，这意味着车速越高、停车越急就会产生越多的热量。

制动器太热，就会‘失灵’，从而明显减少制动力。

本课程将基本制动系统分成几个主题来讲。

但不包括防抱死制动系统部件。

点击每个主题了解更多内容。

施加系统：施加系统的主要部件包括制动踏板、制动连杆和制动助力器。

踩压制动踏板可以作动连到助力器的连杆。

助力器可以减轻需要作用在踏板上的力。

制动灯系统：制动灯系统包含制动开关、电线和制动灯。

制动开关常位于制动连杆上，由它发出制动信号给汽车。

踩下制动踏板后，制动开关触点闭合，形成完整回路并产生电压，从而制动灯亮。

液压系统：液压系统通常是由制动总泵、液压管以及组合阀、比例阀或计量阀组成，包含了盘式制动钳和鼓式制动分泵。

液压系统被分成两个独立回路，以使制动更安全。

液压系统传递并放大踏板上制动力，能得到有效的制动动作。

车轮制动器：车轮制动器装在前后轴轮毂上。

有两种类型的车轮制动器：盘式和鼓式。

虽然这两种制动器是使用同样的基本原理来减慢车速，但盘式制动用得更普遍。

因为盘式制动冷却更快，使用的运动配件更少，因此制动更有效。

若车上使用的是盘式和鼓式制动器组合的制动方式，一般是前轮用盘式制动器，后轮用鼓式制动器。

液压管路将每个轮子上的制动器和制动总泵相连。

按顺序点击本页下方的标签，观看装有盘式和鼓式制动器汽车的减速操作，点击标签“1”开始。

标签1：驾驶员脚踩踏板，制动过程就开始了。

标签2：由于驾驶员的脚踩踏板，连到制动踏板的连杆使助力器的推杆运动。

标签3：助力器将作用在踏板上的力放大。

这个放大了的制动力就会帮助制动总泵里的阀移动。

标签4：随着制动总泵里的阀或活塞朝前移动，制动液通过钢质制动管和软管流到前后制动部件上。

标签5：平衡控制系统能使制动力得到平衡，前轮制动系统相比后轮制动系统能完成更多比例的制动工作。

标签6：当后轮鼓式制动器结合后，分泵活塞克服弹簧张力使制动蹄靠着旋转着的制动鼓。

标签7：前轮盘式制动器结合时，液压油使卡钳活塞移动，并且挤压刹车片，使之靠在转动着的转子上。

很多新的车辆使用的是4轮盘式制动系统，这种制动系统相比鼓式制动系统有几个优点。

盘式制动器可以使制动盘更快地冷却，这提高了制动效率，同时它的设计方式还可以使盘上的水更好地散发掉。

单回路液压系统中，压力损失导致制动能力的完全丧失。

出于安全目的，从1967年开始，在大多数汽车上，有两个独立的液压系统连到车轮制动器上。

双独立液压系统的出现，使某个液压系统有液压损失时，汽车还能继续维持部分制动操作。

有两种类型的双液压回路：前后式和对角式。

前后分布式液压系统是两种分布式液压系统较老的一种。

在这个系统中，从制动总泵中出来的一个出口直接连到通向后轮两制动器回路。

另外一个出口通向前轮制动器回路。

这个系统只能使用在后轮驱动的汽车上。

在这个前后分布式液压系统中，前轮制动系统完成大部分的制动力，后轮制动系统承担的则是剩余小部分需要分担的制动力。

若有一个制动系统出现故障，前后分布式液压系统的缺点就暴露出来了，如前轮液压制动系统故障，则汽车只能有小于50％的制动力。

因此，如果前轮制动系统故障，显然就需要更大的踏板力来使汽车停止。

大多数汽车上都使用液压制动。

所有的液压制动系统都要使用规定的制动液。

制动液不可压缩，这意味着，当踩制动踏板时，制动液能将踩踏板的力传给各个制动部件。

制动液一定要在一个宽的温度范围内保持稳定，目的是为了维持制动系统的正确操作。

通常，这些制动液有超过400°F (也就是204°C)的高沸点，低到-50°F (或者说是-45.56ºC)的低冷凝点。

制动过程中会产生大量的热。

这个热量进入到液压系统中。

制动液一定不能让它沸腾并变成蒸汽，这是因为，蒸汽无法象制动液一样传递运动、压力或者力。

如果制动液沸腾并变成蒸汽，制动系统就会失效。

因此，制动液的沸点一定要高。

制动液的凝固点一定要低。

若制动液处在寒冷的温度环境下就变稠，则它将无法正确传递来自制动踏板的压力，从而制动器也不会按预期工作。

制动液和很多制动系统中的配件相接触。

所以制动液一定不能使接触的金属腐蚀，或者使橡胶件老化，如泵活塞和密封件。

实际上，制动液还应当能够润滑这些部件。

制动液具有吸收液压系统中的湿气的特性。

因此，图中列出了两种不同制动液的沸点。

干沸点表示无湿气的制动液沸点。

湿沸点是指带有湿气的制动液沸点。

湿沸点总比干沸点要低。

制动液中允许的水含量以及相应沸点值，在汽车工程师协会（SAE）标准J1703和联邦机动车安全标准（FMVSS）116里都有规定。

制动液通常是按它们交通部（DOT）编号来命名。

制动液最主要的类型为DOT3、DOT4、DOT5及DOT5.1。

点击屏幕左上方的各个按钮继续学习。

DOT3制动液：DOT3制动液是一种天然的、由聚乙二醇组成的物质，颜色范围从透明到淡琥珀色。

它能吸收大气中的湿气。

干沸点大约为401℉，湿沸点大约为284℉。

DOT3制动液应用于大多数国产汽车，以及过半的进口汽车中。

它能损坏内部或外部的汽车油漆面。

DOT4制动液：象DOT3制动液一样，DOT4也是一种天然的、由聚乙二醇组成的物质，颜色范围从透明到淡琥珀色。

它能吸收大气中的湿气。

干沸点大概为446℉，湿沸点大概为311℉。

DOT4制动液的沸点比DOT3高。

DOT4用于许多国产和进口汽车中。

它能损坏内部或外部的汽车油漆面。

DOT5制动液：DOT5制动液是一种是合成的、由硅树脂组成的物质。

略带紫色。

它不会吸收空气中的湿气。

其干沸点大概为500℉。

湿沸点约356 ℉。

是一种对液压系统部件无腐蚀的物质。

也不会损害汽车油漆表面。

然而DOT5油液有几个不尽人意的特性。

在压力下，这种油液能被轻微地压缩，因此会导致踩制动踏板时有踩海绵感。

这种制动液相比DOT3、4和5.1而言，里面有更多的空气。

这些特性导致装有DOT5的汽车中，踩制动时，有类似制动液被汽化了而引起的问题。

DOT5.1制动液：DOT5.1制动液是合成的、非硅树脂、聚乙二醇基的制动液，它专为ABS制动系统设计。

DOT5.1典型的应用在重负载和高性能汽车。

颜色范围是透明到淡琥珀色。

易吸湿，所以能吸收大气中的湿气。

其干沸点大约为500℉，湿沸点大约356 ℉。

DOT5.1的价格很贵，也难找到。

重要的是，DOT5.1会损害汽车的油漆涂层。

目前来说，DOT编号越大，表示其沸点越高，在理想条件下，比如在一个干净、密封的系统中，DOT编号越小，制动液的寿命越长。

硅树脂制动液和聚乙二醇制动液不能混合在一起。

DOT5不能和DOT3、4和5.1混合。

若混合了，DOT5会浮在上面，从而会降低制动效率，还可能会导致人身伤害。

另外，在本应使用DOT3 、4和5.1的制动系统中使用了DOT5，这可能会导致橡皮密封膨胀，制动操作不能正常进行。

若将DOT3和DOT4混合，会降低沸点，减少制动压力和产生安全隐患。

所以最好使用汽车制造商所规定的制动液。

若需要更换受污染的制动液，需要在更换前将系统完全冲洗干净。

刹车片和制动蹄上都有耐磨的摩擦件，这意味着它们都有可能因为摩擦而磨损。

刹车片用于盘式制动器，制动蹄用于鼓式制动器。

刹车片是由表面带摩擦材料的钢板制成。

它位于盘式制动器的制动盘两侧，卡钳的内侧。

踩制动后，刹车片被迫挤在制动盘的表面。

依靠摩擦力制动汽车。

制动蹄是由钢支撑板和安装在其上的被称作制动衬片的摩擦材料制成。

制动时，摩擦材料或者说制动衬片，和制动鼓接触，产生摩擦，从而使汽车停止。

共有5种不同类型的摩擦或衬片材料。

它们是：有机材料、半金属材料、金属材料、人造材料和陶瓷材料。

单击每种摩擦材料，继续学习。

有机材料衬片：有机材料衬片是由非金属纤维粘合在一起形成的复合摩擦材料。

这种类型的衬片磨损速度比其它类型的衬片快，但是制动效果比其它的好。

有机材料摩擦衬片常由石棉组成。

由于健康隐患等原因，已经使用其它材料代替石棉。

半金属材料衬片：半金属材料衬片是由等量的非石棉有机物或者合成纤维跟金属，如普通的铁、钢，偶尔也会是铜等制成的混合物。

半金属材料衬片相比有机材料衬片更硬，且抵抗制动衰变的效果更好。

然而，半金属材料要求更高的制动踏板压力。

因此常用在客车和轻型卡车的前轮盘式制动器上。

金属材料衬片：金属材料衬片由金属粉末通过热和压力加工成形。

它们抗衰变但要求更高的制动踏板压力。

人造材料衬片：人造材料是由非有机材料、非金属和非石棉材料组成，玻璃纤维和芳纶纤维是常用于制作人造材料衬片的原材料。

玻璃纤维主要用于后轮制动鼓衬片。

芳纶纤维的强度比钢强5倍，但重量只有玻璃纤维的一半。

陶瓷材料的衬片：陶瓷材料的衬片由陶瓷材料和黄铜组成。

使用陶瓷衬片，制动时比较安静，对制动盘造成的损害小，抗衰变。

今天，陶瓷常用于刹车片材料。

每种衬片各有优劣。

点击每个类型的衬片了解更多内容。

有机材料制动衬片：有机材料的衬片在正常制动过程中有很大的摩擦力。

制动时发出的噪音小，磨损慢，是一种经济性的衬片材料，这种材料对制动盘的摩损温和。

但温度高时制动效果不好并且比其它材料的衬片更易衰变。

半金属材料制动衬片：半金属材料在高温时，具有良好的摩擦特性。

它具有良好的热传导力。

然而，在低温时，摩擦效率低，并需要预热。

半金属材料衬片相比其它材料的衬片产生的摩擦力小，因此不能用于驻车制动。

这种材料的衬片制动时噪音大，容易磨损制动盘，比其它衬片材料产生的灰尘大。

金属材料衬片：金属材料有非常好的抗衰变能力，但是会对制动盘和制动鼓造成严重磨损。

而且制动过程中产生非常大的噪音并且升温后才能有效工作。

使用这种衬片材料相比使用其它衬片材料而言，要求更大的力踩制动踏板。

玻璃纤维衬片：玻璃纤维衬片具有良好的耐热、良好的摩擦特性以及强度大。

然而，它成本高，而且在高温时产生的摩擦力小。

芳纶纤维衬片：芳纶纤维的强度是钢的5倍，但重量是玻璃纤维的一半。

相比有机材料而言，其耐磨能力更好，寿命更长。

象半金属材料一样，芳纶纤维在温度低的情况下反应慢。

在高温时制动效果不好。

陶瓷材料衬片：陶瓷材料衬片在制动时产生的噪音小，对制动盘产生的损伤也小。

产生的灰尘几乎看不见。

高温下耐衰变。

陶瓷材料还能快速散热，这个特性使得制动盘变形和磨损情况大大改善。

但它比其它材料贵很多。

盘式制动器和鼓式制动器通过铆钉或者粘接剂、或者两者组合的方式将摩擦衬片附到刹车片和制动蹄上。

点击各个制动衬片类型，了解更多内容。

铆接衬片：铆接衬片通过黄铜或者钢质铆钉装在钢质刹车片或者制动蹄上。

这种衬片可以给刹车片和衬片之间提供弹性，吸收振动，减少噪音。

铆钉在高温和行驶里程多的情况下提供可靠且稳固的连接。

铆钉头会减少刹车片的使用寿命。

同样，铆钉头上方的开口会产生一些研磨材料，从而在制动盘上划出刻痕。