鼓式制动器介绍及调整方法

鼓式车轮制动器多为内张双蹄式，即以制动鼓的内圆柱面为工作表面，有两个制动蹄与其配合使用。我们将对制动蹄端加力使制动蹄转动的装置统称为制动蹄促动装置。根据促动装置的不同，鼓式车轮制动器可以分为轮缸式制动器、凸轮式制动器和楔式制动器三种。

1.轮缸式制动器

轮缸式制动器通常由固定元件、旋转元件、促动装置和调整装置四部分组成。我们以桑塔纳轿车后轮鼓式制动器为例介绍其结构和工作情况。如图5.6所示。

图5.6　桑塔纳轿车后轮鼓式制动器

1—润滑脂盖；2—开口销；3—锁止环；4—六角螺母；5—止推垫圈；6—车轮外轴承；7—制动鼓；8—六角螺栓；9—碟形垫圈；10—制动底板和制动蹄片；11—短轴

（1）基本结构

作为旋转元件的制动鼓和轮毂制成一个整体，和车轮用螺栓连接在一起，汽车行驶中随车轮一起旋转。如图5.7所示。

固定元件为制动底板和制动蹄等零件，如图5.7所示。它们和短轴固定在车桥端头凸缘上，两制动蹄的下端插在制动底板相应槽内，上端靠在作为促动装置的制动轮缸活塞上，制动蹄用上下两个回位弹簧拉紧，制动蹄通过限位螺钉和限位弹簧使其压靠在制动底板上。在制动蹄的外圆面上铆有摩擦衬片。

（2）工作情况

制动时，驾驶员踩下制动踏板，制动液通过主缸进入制动轮缸，使轮缸两活塞向外移动，并推动两制动蹄克服弹簧的拉紧力使两制动蹄向外张开，紧紧压在制动鼓上，使制动鼓和车轮停止转动，则汽车停止。

解除制动时，驾驶员松开踏板，制动蹄在回位弹簧的作用下，离开制动鼓，回到原来的位置，使制动液流回主缸，从而制动蹄和制动鼓之间保持一定的间隙，制动鼓恢复自由转动，制动解除。

（3）制动间隙的调整

桑塔纳轿车鼓式制动器的蹄鼓间隙是自动调节的。如图5.8所示，弹簧8的作用是拉紧左右制动蹄，弹簧9的作用是拉紧楔形调节块和中间杆，弹簧9的弹性系数比弹簧8的弹性系数大，在正常的制动间隙下制动弹簧8被拉长，其拉长量为蹄与中间杆的间隙，即正常制动间隙。当制动间隙过大时，制动弹簧8先被拉至一定程度时，弹簧9也被拉长，使中间杆和楔形块之间出现间隙，于是楔形调节块在弹簧10的拉力下，向下移动以填补中间杆和楔形块之间的间隙，从而达到自动调节制动间隙的目的。正常的制动间隙为0.2～0.3mm。观察孔用以检査制动蹄摩擦片的磨损情况，其磨损极限为2.5mm。

图5.7　鼓式制动器的固定元件

1—调整楔；2—推杆；3—制动蹄；4—连接弹簧；5—上回位弹簧；6—弹簧座；7—手制动拉杆；8—回位弹簧；9—制动轮缸；10—制动底板；11—栓塞；12—制动摩擦片；13—弹簧

图5.8　后轮制动器的结构

1—底板；2—左制动蹄；3—杠杆；4—固定块；5—右制动蹄；6—放气螺钉；7—制动轮缸；8、9、10、11—弹簧；12—楔形调节块；13—中间杆；14—观察孔；15—销；16—活塞；17—圆销；18—弹簧；19—压板

另外在一些汽车中使用的轮缸式制动器的制动蹄与制动鼓之间的制动间隙不能够自动调节，需要手动调节，我们将在以后的章节中加以介绍。

（4）轮缸式制动器的几种类型

①领从蹄式制动器（非平衡式）。

设汽车前进时制动鼓旋转方向如图5.9中箭头所示（这称为制动鼓正向旋转）。沿箭头方向看去，制动蹄1的支承点在其前端，轮缸所施加的促动力作用于其后端，因而该制动蹄张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相同。具有这种属性的制动蹄称为领蹄。与此相反，制动蹄2的支承点在后端，促动力加于其前端，其张开时的旋转方向与制动鼓的旋转方向相反。具有这种属性的制动蹄称为从蹄。当汽车倒驶，即制动鼓反向旋转时，蹄1变成从蹄，而蹄2则变成领蹄。这种在制动鼓正向旋转和反向旋转时，都有一个领蹄和一个从蹄的制动器即称为领从蹄式制动器。

在图5.8所示的结构实例中，轮缸中的两活塞都可在轮缸内轴向浮动，且二者直径相同。因此，制动时两活塞对两个制动蹄所施加的促动力永远是相等的。凡两蹄所受促动力相等的领从蹄制动器都可称为等促动力制动器。

等促动力制动器的制动蹄受力情况如图5.9所示。制动时，领蹄1和从蹄2在相等的促动力Fs的作用下，分别绕各自的支承点3和4旋转紧压在制动鼓5上。旋转着的制动鼓即对两制动蹄分别作用着微元法向反力的等效合力（以下简称法向反力）N1和N2，以及相应的微元切向反力（即微元摩擦力）的等效合力（以下简称切向反力）T1，和T2。为解释方便起见，姑且假定这些力的作用点和方向如图5.9所示。两蹄上的这些力分别为各白的支承点3和4的支承点反力S1，和S2所平衡。由图可见，领蹄上的切向合力T1所造成的绕支承点3的力矩与促动力Fs所造成的绕同一支承点的力矩是同向的。所以力T1的作用结果是使领蹄1在制动鼓上压得更紧，即力N1，变得更大，从而力T1也更大。这表明领蹄具有“增势”作用。与此相反，切向合力T2则使从蹄2放松制动鼓，即有使N2和T2本身减小的趋势。故从蹄具有“减势”作用。

图5.9　等促动力制动器的制动蹄受力示意图

1—领蹄；2—从蹄；3、4—支承点；5—制动鼓

由上述可见，虽然领蹄和从蹄所受促动力相等，但所受制动鼓法向反力N1和N2却不相等，且N1＞N2。相应地：T1＞T2。故二制动蹄对制动鼓所施加的制动力矩不相等。一般说来，领蹄制动力矩为从蹄制动力矩的2～2.5倍。倒车制动时，虽然蹄2变成领蹄，蹄1变成从蹄，但整个制动器的制动效能还是同前进制动时一样。

显然，由于领蹄与从蹄所受法向反力不等，在两蹄摩擦片工作面积相等的情况下，领蹄摩擦片上的单位压力较大，因而磨损较严重。为了使领蹄和从蹄的摩擦片寿命相近，有些领从蹄制动器的领蹄摩擦片的周向尺寸设计得较大。但是这样将使得二蹄摩擦片不能互换，从而增加了零件种数和制造成本。

此外，领从蹄式制动器的制动鼓所受到的来自两蹄的法向力（数值上分别等于力N1和N2）不相平衡，则此二法向力之和只能由车轮的轮毂轴承的反力来平衡。这就对轮毂轴承造成了附加径向载荷，使其寿命缩短。凡制动鼓所受来自二蹄的法向力不能互相平衡的制动器均属于非平衡式制动器。(www.xing528.com)

② 双领蹄式和双向领蹄式制动器（平衡式）。

在制动鼓正向旋转时，两蹄均为领蹄的制动器称为双领蹄式制动器。如图5.10所示的北京BJ2020N型汽车前轮制动器。两制动器各用一个单活塞式制动轮缸2，且两套制动蹄、轮缸、支承销和调整凸轮等在制动底板上的布置是中心对称的，以代替领从蹄式制动器中的轴对称布置。两个轮缸可借轮缸连接油管13连通，使其中油压相等。这样，在前进制动时，两蹄都是领蹄，制动器的效能因而得到提高。但也必须看到，在倒车制动时，两蹄将都变成从蹄。

图5.10　北京BJ2020N型汽车前轮制动器

1—制动底板；2—制动轮缸；3—制动蹄回位弹簧；4—制动蹄；5—摩擦片；6—调整凸轮；7—支承销；8—调整凸轮轴；9—弹簧；10—调整凸轮锁销；11—制动蹄限位杆；12、14—油管接头；13—轮缸连接油管

可以设想，在倒车制动时，如果能使制动器的两个制动蹄的支承点和促动力作用点互换位置，就可以得到与前进制动时相同的制动效能。

红旗CA7560型轿车的前后轮制动器即是根据上述设想制成的一种双向双领蹄式制动器。其中前轮制动器的结构如图5.11所示。制动底板3上的所有固定元件，如制动蹄、制动轮缸、回位弹簧等都是成对的，而且是既按轴对称，又按中心对称布量。两制动蹄的两端都采用浮式支承，且支承点的周向位置也是浮动的。

在前进制动时，所有的轮缸活塞8都在液压作用下向外移动，将两制动蹄6和11压靠到制动鼓1上。在制动鼓的摩擦力矩作用下，两蹄都绕车轮中心O，朝箭头所示的车轮旋转方向转动，将两轮缸的活塞外端的支座7推回，直到顶靠着轮缸端面为止。此时两轮缸的支座7成为制动蹄的支承点，制动器的工作情况便同图12.5所示的制动器一样。

倒车制动时，摩擦力矩方向改变，使两制动蹄绕车轮中心O逆箭头方向转过一个角度，将可调支座10连同调整螺母9一起推回原位，于是两个可调支座10便成为蹄的新支承点。这样，每个制动蹄的支承点和促动力作用点的位置都与前进制动时相反，其制动效能同前进制动时完全一样。

制动器间隙可以用调整螺母9来调整。拨动调整螺母头部的齿槽，使螺母转动，带螺杆的可调支座10便向内或向外做轴向移动。间隙调整好以后，将锁片14插入调整螺母的齿槽中，使螺母的角位置固定。

图5.11　红旗CA7560型轿车前轮制动器

1—制动鼓；2—制动轮缸；3—制动底板；4—制动鼓散热肋片；5—制动蹄限位片；6—上制动蹄；7—支座；8—轮缸活塞；9—调整螺母；10—可调支座；11—下制动蹄；12—防护套；13—回位弹簧；14—锁片；

③自动增力式制动器。

自动増力式制动器可分为单向自动增力式制动器和双向自动增力式制动器两种。

单向自动增力式制动器的结构原理示意图如图5.12所示。第一制动蹄1和第二制动蹄2的下端分别浮支在浮动的顶杆6的两端。制动器只在上方有一个支承销4。不制动时，两蹄上端均借各自的回位弹簧拉靠在支承销上。制动鼓正向旋转方向如箭头所示。

图5.12　单向自动增力式制动器结构原理示意图

1—第一制动蹄；2—第二制动蹄；3—制动鼓；4—支承销；5—轮缸；6—顶杆

汽车前进制动时，单活塞式轮缸5只将促动力FS1，加于第一蹄，使其上端离开支承销，整个制动蹄绕顶杆左端支承点旋转，并压靠到制动鼓3上。显然，第一蹄是领蹄，并且在促动力FS1、法向合力N1、切向（摩擦）合力T1和沿顶杆轴线方向的反力S1的作用下处于平衡状态。顶杆6由于是浮动的，自然成为第二蹄的促动装置，而将与力S，大小相等，方向相反的促动力施于第二蹄的下端，故第二蹄也是领蹄。正因为顶杆是完全浮动的，不受制动底板约束，作用在第一蹄上的促动力和摩擦力的作用，没有如一般领蹄那样完全被制动鼓的法向反力和固定于制动底板上的支承件反力的作用所抵消，而是通过顶杆传到第一蹄上，形成第二蹄促动力FS2。所以FS2大于FS1。此外，力FS2对第二蹄支承点的力臂也大于力FS1，对第一蹄支承点的力臂。因此，第二蹄的制动力矩必然大于第一蹄的制动力矩。由此可见，在制动鼓尺寸和摩擦系数相同的条件下，这种制动器的前进制动效能不仅高于领从蹄式制动器，而且高于两蹄中心对称的双领蹄式制动器。

倒车制动时，第一蹄上端压靠支承销不动。此时第二蹄虽然仍是领蹄，且促动力FS1，仍可能与前进制动时的相等，但其力臂却大为减小，因而第一蹄此时的制动效能比一般领蹄的低得多。第二蹄则因未受促动力而不起制动作用。故此时整个制动器的制动效能甚至比双从蹄式制动器的效能还低。

双向自动增力式制动器结构原理示意图如图12.8所示。其特点是制动鼓正向和反向旋转时均能借蹄鼓摩擦起自增力作用。它的结构不同于单向自增力式之处主要是采用双活塞式制动轮缸4，可向西蹄同时施加相等的促动力FS。制动鼓正向（如箭头所示）旋转时，前制动蹄1为第一蹄，后制动蹄3为第二蹄；制动鼓反向旋转时则情况相反。由图可见，在制动时，第一蹄只受一个促动力FS而第二蹄则有两个促动力FS和F＇S，且属F＇S＞FS。考虑到汽车前进制动的机会远多于倒车制动，且前进制动时制动器工作负荷也远大于倒车制动，故后蹄3作为第二蹄的摩擦片面积做得较大。

图5.13　双向自动增力式制动器结构原理示意图

1—第一制动蹄；2—推杆；3—第二制动蹄；4—制动轮缸；5—支承销

图5.14所示为日本丰田一王冠轿车后轮制动器，即属于双向自动增力式制动器，而且还加装了机械促动装置而兼充驻车制动器。在这一点上，双向自动增力式制动器更为优越，因为其前进制动和倒车制动的效能一致。

我国南京汽车制造厂生产的依维柯轻型汽车和北京吉普车有限公司生产的切诺基BJ2021轻型越野车的后轮制动器，也是双向自动增力式制动器，其结构与上述丰田一王冠轿车后轮制动器基本相同。

以上介绍的各种轮缸式制动器各有利弊。就制动效能而言，在基本结构参数和轮缸工作压力相同的条件下，自动增力式制动器由于对摩擦助势作用利用得最为充分而居首位，以下依次为双领蹄式、领从蹄式、双从蹄式。蹄鼓之间的摩擦系数本身是一个不稳定的因素，随制动鼓和摩擦片的材料、温度和表面状况（如是否沾水、沾油，是否有烧结现象等）的不同可在很大范围内变化。自动增力式制动器的效能对摩擦系数的依赖性最大，因而其效能的热稳定性最差。此外，在制动过程中，自动增力式制动器制动力矩的增长在某些情况下显得过于急速。双向自动增力式制动器多用于轿车后轮，原因之一是便于兼充驻车制动器（见图5.14）。单向自动增力式制动器只用于中轻型汽车的前轮，因其倒车制动时对前轮制动器效能的要求不高。

图5.14　丰田—王冠轿车后轮制动器

1—驻车制动杠杆；2—驻车制动推杆；3—制动蹄回位弹簧；4—推杆弹簧；5—自调拉绳导向板；6—自调拉绳；7—后制动蹄；8—弹簧支架；9—自调拉绳弹簧；10—自调拨板回位弹簧；11—自调拨板；12—可调顶杆套；13—调整螺钉；14—可调顶杆体；15—拉紧弹簧；16—前制动蹄；17—制动底板；18—垫圏；19—自调拉绳吊环；20—制动轮缸；21—驻车制动摇臂；22—驻车制动限位板；23—驻车制动拉绳；24—摇臂支架；25—防护罩；26—摇臂销轴；27—调整孔堵塞；28—后蹄回位弹簧固定销；29—前蹄回位弹簧固定销；30—制动蹄限位杆；31—制动蹄限位弹簧