制动器设计指南

设计指南

一、前转向节带盘式制动器总成

前转向节带盘式制动器总成主要有以下零部件组成：如下图所示。

在下面一张图片当中可以看到，前转向节带盘式制动器总成既和转向机的横拉杆连接又和控制臂、前滑柱还有传动轴等连接。在总成当中转向节就相当于一个平台，平台上搭载了制动钳，轮毂、轴承、制动盘零部件，轴承安装在转向节的方式根据轴承不同而采取压装或是通过螺栓连接到转向节上，传动轴与轮毂通过花键联接,转向节上

端与滑柱通过螺栓连接，下端与控制臂的横拉杆通过球头销连接，控制臂与副车架连接，总成围绕控制臂与副车架的连接点为圆心上下移动，前端安装制动钳，后端与转向机横拉杆连接，转向时围绕球头销旋转。

转向节一般多为铸造件，也有的转向节是锻造件，其中以锻造件为佳，但是锻造件的模具比较复杂，不易加工。我公司现有的产品当中B11和S11的转向节都是铸造件，A11、A15的转向节是锻件。铸造的转向节材料是球墨铸铁（QT450-10 GB1348），因为铸铁的韧性不是很好，所以要求铸件必须100％进行球化率检测，应达到85％以上，并且要求对铸件百分之百探伤，不得有气孔，缩松夹渣和硬点，不得有裂纹。同时因为转向节经常在比较复杂的变载荷情况下工作所

以对转向节的疲劳试验要做特别要求，这是B11前转向节的技术要求，具体如下：

锻造件A11A15的材料是45＃钢或者是免调质钢，因为钢具有较好的刚度和强度，锻造转向节的性能大大优于铸造转向节。

下面简单的介绍一下轴承的发展

我们的产品当中，A11A15前轮轴承、S11前后轮轴承均为一代轴承，一代轴承在前转向节中需要采用压装，对轴承与转向节的过盈配合、压装力以及传动轴锁止螺母的预紧力均要求很严格，所以将来的

趋势是逐渐淘汰一代轴承。

二代轴承轴承外圈与轮毂集成，一般多用于非驱动轮。

三代轴承轴承内圈、外圈、轮毂集成为一体，ABS传感器也可以根

据需要集成，使装配模块化，简单化。

现在轴承一般都很少重新开发，供应商根据主机厂所提供的以上参数从现有的产品当中挑出一款或是几款轴承来布置。

这是轴承偏置距（轴承中心线和轮胎中心线的距离）与轴承寿命曲线图，由此图可见，轴承偏置距对轴承的影响是很大的。

在简单介绍完轴承以后，在下面再简单的介绍一下制动钳。

制动器的原理就是利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩，固定元件就是制动钳、摩擦块，旋转件就是制动盘，制动时驾驶员踩踏板产生制动油压，制动钳对摩擦片和制动盘施加正压力，制动的整个过程就是把动能转化为热能的过程。

综合起来就是：

上面介绍的是制动时的原理，下面我们来看一下制动完以后的惠位原理：

二、后转向节带盘式制动器总成

与前转向节带盘式制动器总成不同，后转向节带盘式制动器总成除了要行车制动以外，还要兼作驻车制动

后钳的驻车原理如下：

但是，在驻车完以后还要考虑会位和间隙补偿的问题

制动设计计算介绍：

由于汽车制动是把汽车的动能转化为摩擦块与制动盘的摩擦热能的过程，摩擦热能／摩擦块面积的比值可以体现出摩擦块的磨损消耗情

况，这就好比摩擦块是燃料一样，摩擦热能／摩擦块面积大的话就意味着摩擦块燃烧过快，摩擦块寿命也就短，根据相关书籍所记载，这一比值不能超过6W／MM2，厚度由厂家根据主机厂的摩擦块寿命要求适当调整。

根据以上的数据，做附着理曲线图图，看是否符合ECE法则

根据法规要求：

1、利用附着系数Φ在0.2～0.8之间，前后轴曲线应在直线k=（z+0.07）/0.85以下

2、车辆处于各种载荷状态时，前轴的附着系数利用曲线应位于后轴的附着系数利用曲线之上。但制动强度在0.15～0.8之间的M1类车辆，对于Z值在0.3～0.45时，若后轴利用附着曲线位于k=z+0.05以下，则允许后轴附着系数利用曲线位于前轴附着系数利用曲线之上。

如果上面这些都满足，就证明制动力分配、制动力都能满足要求。不

过这些只是行车制动，车辆在有行车制动的同时还需要有一套驻车制动系统和应急制动系统。

这是一个简单的手制动操纵机构示意图，手制动主要由以上部件部件组成。基本工作原理如下：

施行驻车制动时，驾驶员将驻车制动操纵杆向上扳起，便通过拉杆将手制动拉索拉紧。从而促动两后轮制动器，施行驻车在制动。此时，因为棘爪的单向作用，棘爪便与棘齿啮合，操纵杆不能反转，固真个驻车制动机械制动杆系能可靠的被锁定在制动位置。欲解除制动，需

先将操纵杆拉起少许，再按下手制动按钮，通过棘爪压杆使棘爪脱离齿板，然后把操纵杆向下推导解除制动的位置。此时拉索放松，驻车制动解除，随后立即放松按钮，使棘爪的一将整个驻车制动杆系锁止在解除制动位置。

看上图，手制动拉索通过前中后三个支架与车身相连，拉索通过卡丝后者螺栓固定在制动底板上，由于后车轮有上下跳动，拉索后段随着车轮的跳动不同长度也要随着变化，所以拉索后支架与拉索之间是浮动连接，在这幅图中这种拉索采用了一个封闭护套套在拉索上，支架套在护套上，护套中间是有润滑脂的，从而拉索外护管能活动自如。我个人觉得应该提倡这种结构。

因为国标规定驻车操纵力不能超过400N，驻坡能力要≥20％，驻车时的制动力换算到轮边是：

F

b ＝m

a

g.sin(tan1-0.2).μ

设手制动操纵力为F

h , i

l

为手操纵的杠杆比，i

b

为驻车制动杠杆的

杆杆比，C为后制动器制动效能因数，取F

h

≤400N

F

h .i

l

.η2.i

b

.r.c大于F

b

＝m

a

g.sin(tan1-0.2).μ，这样就证明了

驻车制动力足够，可以满足法规要求。

如果行车制动与驻车制动均能满足法规要求，就可以下结论整车制动系统合格。

备注：参考资料：TRW制动器介绍、万向轴承介绍、《汽车工程手册》、MAE制动计算简介等