驻车制动装置的设计

驻车制动装置的设计
黄键李薇辜振宇
(福州大学机械工程学院福州350002)
摘要：本文比较详细地介绍了驻车制动装置的结构形式和设计方法。

关键词：驻车制动设计
1 前言
驻车制动装置是使汽车在路面（包括斜坡）上停驻时，为防止车辆滑行，以及汽车在坡道上起步时，用以防止车辆后退的装置。

驻车制动装置有别于行车制动装置，它们各自有相互独立的操纵装置，驻车制
动装置常采用手操纵机构，所以通常又称为手制动，但驻车制动装置既可以是手操纵也可以是脚操纵。

一
般小汽车和轻型卡车采用手操纵机构，而大型车辆则采用脚操纵的驻车制动踏板机构。

本文主要介绍手操
纵的驻车制动装置。

2 驻车制动装置的结构
驻车制动装置包括驻车制动器和驻车驱动机构两
部分。

驻车制动器按其作用部位分为两种类型，一种是
制动传动轴的中央制动器，另一种是与行车制动器共用
的车轮制动器，目前，多采用作用于后轮的驻车机构。

驻车驱动机构因其对可靠性的要求较高，一般都采用机
械式的驱动机构，但究竟是采用中央制动器驻车还是采
用车轮制动器驻车，其驻车驱动机构有所不同，而不管
是哪一种的驻车类型，制动器都有鼓式和盘式之分，所
以，驻车驱动机构还有所差异。

图 1 为采用盘式中央制动器的驻车制动装置，
在鼓式制动器中利用行车制动器作手制动器使用时，如
图3，一般是在它的后制动蹄上通过固定销装有一个制
动蹄杠杆，在这个杠杆的中间通过一根制动蹄推杆同前
制动蹄连接。

驻车制动时，拉紧或摆动手制动操纵杆，
经一系列杠杆和拉绳传动，将驻车制动杠杆的下端向前
拉，使之绕固定销转动，其中间支点推动制动推杆左移，将前制动蹄推向制动鼓。

当前制动蹄压靠到制动
鼓上之后，推杆停止移动，此时制动杠杆
绕中间支点继续转动，于是制动杠杆的上
端向右移动，使后制动蹄压靠到制动鼓上，
从而产生驻车制动作用。

对于带有驻车驱动的盘式车轮制动
器，如图 4，驻车时是通过驻车拉索的拉
动使位于制动钳体内的指销推动辅助活塞
移动，辅助活塞进而顶住活塞移动，先使
活塞一侧的制动块压靠到制动盘，接着，
此反作用力则推动制动钳体连同另一侧的
制动块压靠到制动盘，从而产生驻车制动
作用。

3 驻车制动装置的设计
3.1 结构设计
驻车制动装置的设计其实应在行车制动系设计时加以考虑，首先应选择驻车制动装置的类型：轿车上一般
采用驻车与行车制动共用的车轮制动器，而货车上一般采用中央制动器。

对于前者，考虑到行车制动与驻车制动的功能合二为一，如果是用鼓式的制动器，那么制动器就要选用领从蹄式或双向增力式的结构，高
级轿车更多的是使用双向增力式的结构；对于后者，由于是中央制动器，行车制动器的选择就不受驻车制
动的影响，而驻车制动器如果是用鼓式的制动器，则大多采用结构简单的领从蹄式或双向增力式。

驻车制动装置的类型确定后，进行驻车驱动机构的设计。

采用中央制动器的驻车驱动机构比较简单， 主要考虑手操纵力的大小和手柄的操作空间应符合人体工程。

采用车轮制动器的驻车驱动机构除了设计杠 杆增大手作用力外，还应考虑施加给两个后制动器的驻车驱动力应相等，所以，在驻车驱动机构中要设置 均衡器，用来向每个后制动器施加相等的作用力。

图 5 是几种常见的均衡器。

其中形式（d ）通常用于盘 式车轮制动器，其它几种大多用于鼓式车轮制动器。

手制动操纵杆的设计主要根据驾驶 室的空间大小，常见的有拉杆式的（如图 6 中所示），也有摆臂式的（如图 7）。

驻车制动装置的结构形式都确定后， 还应校核以下几项，使其满足要求。

3.2 驻坡效能的验算
驻坡效能是以汽车在良好路面上能 可靠而无时间限制地停驻的最大坡度（%） 来衡量，图 7 为汽车在上坡路上停驻时的 受力情况，根据参考文献 1，可知汽车在 上坡路和下坡路上停驻时的坡度极限倾 角α和α＇分别是：
α = arctan ϕL 1
ϕ
L − h g
α ' =
arctan
ϕ L 1
ϕ
L + h g
式中 ϕ -------轮胎与地面间的附着系 数， ϕ =0.7，
如果坡度极限倾角α和α＇不小于
16%~20%，则说明汽车满足驻坡效能。

3.3 制动手柄拉力的验算
驻车制动器要能保证产生汽车在坡
路为α的坡道上可靠地 制动力矩为：
T 0
= W r ⋅ ⋅e
sin α
停车所需的
（1）
式中 r e -------车轮的有效半径，m ； W-------汽车所受重力，N ；
单个后轮驻车制动器的制动力矩上限为：
T 01
= 1 2
⋅ ⋅ W r e
sin
α
（2）
中央驻车制动器的制动力矩上限为：
⋅ ⋅ α T =
W r e
sin （3）
i
式中 i 0-------后驱动桥的主减速比；
设加在手制动操纵杆上的拉力为 P ，对于驻车制动共用后轮制动器时它的制动驱动力 F 为：
1
F = P ληm
（4）
2
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λ------驻车驱动机构的总杠杆比，
设计技术
ηm ------驻车驱动机构的机械效率，ηm =0.6~0.8， 对于中央驻车制动器，它的制动驱动力 F 为：
F = P λη
(5)
m
在如图 8 的驻车驱动方式中，当车轮有正向滑行趋势时，分别对两个制动蹄进行受力分析，可得：
图 8 驻车制动器简图
（a ）制动器简图 (b)受力分析图
− +) F
⋅ −ρ N
⋅ ρ
= 0
( Q l 13l 1
f 1
1
c
Q l 2 3
= F f
2 ⋅ +ρ
N 2
⋅ ρc
F 其中，f 1
= μ N 1
， F f
2=μ N 2
， μ 为制动蹄与制动鼓间的摩擦系数，
将 N
F
f 1
1
=
μ
，
N
F f 2
2
=
μ 代入方程组，求得 F f 1 和 F f 2 ，
T = (F + F )ρ
⎡
(
)
Q l
⎤
μ ρ
所以，制动力矩 = ⎢ Q l 1
3 − l 1
+
2 3
⎥
f 1 f 2
ρ − ⋅μ ρ ρ
+ ⋅μ ρ ⎣
c
l
c
⎦
对制动蹄杠杆进行受力分析，并令
ξ = 2
，可得：
l 1
Q 1
= ⋅ξ F ， Q 2
= (ξ − ⋅1) F ，带入上式，则
F l ) (ξ −1)Fl ⎤
3 − l 1
3
式，使T T01［T01见（2）式］或T T0［T0见（3）式］，计算出的驻车制动手柄拉力应不大于500N
（轿车）~700N（货车），否则，可通过改变驻车驱动机构的总杠杆比λ或制动蹄杠杆的ξ值进行调整。

同理，也可求得当车轮有逆向滑行趋势时的制动力矩为：
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设计技术
F l) (ξ−1)Fl⎤
( 3 −l1+ 3 μρ(7) T = ⎡ξ
⎣⎢ρc+ ⋅μρρc−⋅μρ⎥⎦
按同样方法进行验算。

3.4 制动手柄行程的验算
制动手柄行程应不大于160~200mm。

制动蹄杠杆端行程一般为8~10mm.，所以制动手柄行程s=λ×\u65288X8~10）mm，可见，为了使制动手柄行程满足要求，实际上λ可选20 或与此数相差不多的数值。

另外，驻车制动操纵装置的安装位置要适当，其操纵装置必须有足够的储备行程，一般应在操纵装置
全行程的三分之二以内产生规定的制动效能，而且驻车驱动机构中要设置调整螺母，以备维修使用。

参考文献
[1] 刘惟信．汽车设计．清华大学出版社，667-718
[2] 小田柿浩三（日）．汽车设计．机械工业出版社，151-164
[3] 张洪欣．汽车设计．机械工业出版社，227-P252
[4] JB4019-85．汽车驻车制动性能要求。