汽车转向、行驶与制动系统的检测与维修：鼓式车轮制动器及其类型

1.鼓式车轮制动器的结构

简单的鼓式车轮制动器由旋转部分、固定部分、促动装置和定位调整机构组成。

（1）旋转部分 旋转部分多为制动鼓。制动鼓通常为浇注件，受力小的制动鼓也可用钢板冲压而成，如图6-2所示。

（2）固定部分 固定部分是制动底板和制动蹄。制动底板固装在车桥的凸缘盘上，通过支承销与制动蹄相连。制动蹄常用钢板冲压后焊接而成，也有的由铸铁或轻合金浇注而成，采用T形截面，以增大刚度，摩擦片采用粘接或铆接的方式固定在制动蹄上，如图6-2所示。

（3）促动装置 促动装置的作用是对制动蹄施加力使其向外张开。常用的促动装置有制动凸轮和制动轮缸，如图6-3所示。

（4）定位调整装置 制动蹄在不工作时，其摩擦片与制动鼓之间应有合适的间隙，此间隙一般在0.25～0.5mm。间隙过小易造成制动解除不彻底；但间隙过大又将使制动踏板行程过大，导致驾驶人操作不便，同时也会推迟制动器起作用的时刻。但是在制动过程中，摩擦片的不断磨损必将导致此间隙逐渐增大。因此，各种形式的制动器均设有检查、调整此间隙的装置。定位调整装置的作用是保持和调整制动蹄和制动鼓间正确的相对位置。

图6-2 制动鼓和制动蹄

2.鼓式车轮制动器的类型

鼓式车轮制动器可分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器，其中内张型鼓式制动器的制动鼓以内圆柱面作为工作表面，目前应用广泛。外束型鼓式制动器的制动鼓的工作表面则是外圆柱面，目前只有极少数汽车将其用作驻车制动器。

图6-3 制动蹄的促动装置

a）制动凸轮 b）制动轮缸

内张型鼓式制动器都采用带摩擦片的制动蹄作为固定元件。位于制动鼓内部的制动蹄在一端承受促动力时，可绕其另一端的支点向外旋转，压靠到制动鼓内圆面上，产生摩擦力矩（制动力矩）。凡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。

制动器以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置，故称为轮缸式制动器。此外，还有使用凸轮促动装置的凸轮式制动器和使用楔促动装置的楔式制动器等。

（1）轮缸式制动器

1）领从蹄式制动器（图6-4）。沿图中箭头方向看去，制动蹄1的支点3在其前端，制动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的支点4在后端，促动力加于其前端，它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，制动蹄1变成从蹄，而制动蹄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被称为领从蹄式制动器。

如图6-4所示，制动时两活塞施加的促动力是相等的。制动时，领蹄和从蹄在促动力F_S的作用下，分别绕各自的支点3和4旋转到紧压在制动鼓5上。旋转着的制动鼓即对两制动蹄分别作用着法向反力N₁和N₂以及相应的切向反力T₁和T₂，两制动蹄上的这些力分别为各自的支点3和4的支点反力S₁和S₂所平衡。

图6-4 领从蹄式制动器制动蹄受力示意图

1、2—制动蹄 3、4—支点 5—制动鼓 6—制动轮缸

可见，领蹄上的切向合力T₁所造成的绕支点3的力矩与促动力F_S所造成的绕同一支点的力矩是同向的。所以力T₁的作用结果是使领蹄在制动鼓上压得更紧，从而力T₁也更大。这表明领蹄具有“增势”作用。相反，从蹄具有“减势”作用。故这两个制动蹄对制动鼓所施加的制动力矩不相等。

倒车制动时，虽然制动蹄2变成领蹄，制动蹄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。在领从蹄式制动器中，两制动蹄对制动鼓的作用力N₁′和N₂′的大小是不相等的，因此在制动过程中对制动鼓产生一个附加的径向力。

凡制动鼓所受来自两制动蹄的法向力不能互相平衡的制动器称为非平衡式制动器。

2）单向双领蹄式制动器。在制动鼓正向旋转时，两制动蹄均为领蹄的制动器称为双领蹄式制动器，其受力示意图如图6-5所示。

双领蹄式制动器与领从蹄式制动器在结构上主要有两点不同，一是双领蹄式制动器的两制动蹄各用一个单活塞式制动轮缸，而领从蹄式制动器的两制动蹄共用一个双活塞式制动轮缸；二是双领蹄式制动器的两套制动蹄、制动轮缸、支承销在制动底板上的布置是中心对称的，而领从蹄式制动器中的制动蹄、制动轮缸、支承销在制动底板上的布置是轴对称的。

3）双向双领蹄式制动器。无论是前进制动还是倒车制动，两制动蹄都是领蹄的制动器称为双向双领蹄式制动器。图6-6所示为双向双领蹄式制动器示意图。

图6-5 双领蹄式制动器受力示意图

1—制动轮缸 2—制动蹄 3—支承销 4—制动鼓

图6-6 双向双领蹄式制动器示意图

1—制动轮缸 2—制动蹄 3—活塞 4—制动鼓(www.xing528.com)

与领从蹄式制动器相比，双向双领蹄式制动器在结构上有3个特点，一是采用两个双活塞式制动轮缸；二是两制动蹄的两端都采用浮动式支承且支点的周向位置也是浮动的；三是制动底板上的所有固定元件，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置。

图6-7所示为一种双向双领蹄式制动器的具体结构。

在前进制动时，所有的轮缸活塞都在液压作用下向外移动，将两制动蹄4和8压靠到制动鼓1上。在制动鼓的摩擦力矩作用下，两制动蹄都绕车轮中心O朝图6-7中箭头所示的车轮旋转方向转动，将两轮缸活塞外端的支座9推回，直到顶靠到制动轮缸端面为止。此时两制动轮缸的支座9成为制动蹄的支点，制动器的工作情况便同图6-5所示的制动器一样。

倒车制动时，摩擦力矩的方向相反，使两制动蹄绕车轮中心O逆图6-7中箭头所示方向转过一个角度，将可调支座7连同调整螺母6一起推回原位，于是两个可调支座7便成为蹄的新支承点。这样，每个制动蹄的支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。

4）双从蹄式制动器。前进制动时两制动蹄均为从蹄的制动器称为双从蹄式制动器，其示意图如图6-8所示。

图6-7 双向双领蹄式制动器的具体结构

1—制动鼓 2—制动轮缸 3—制动底板 4、8—制动蹄 5—回位弹簧 6—调整螺母 7—可调支座 9—支座

图6-8 双从蹄式制动器示意图

1—支承销 2—制动蹄 3—制动轮缸 4—制动鼓

这种制动器与双领蹄式制动器的结构很相似，二者的差异只在于固定元件与旋转元件的相对运动方向不同。虽然双从蹄式制动器的前进制动效能低于双领蹄式和领从蹄式制动器，但其对摩擦系数变化的敏感程度较小，即具有良好的制动效能稳定性。

双领蹄、双向双领蹄、双从蹄式制动器的固定元件布置都是中心对称的。如果间隙调整正确，则其制动鼓所受两蹄施加的两个法向合力能互相平衡，不会对轮毂轴承造成附加径向载荷。因此，这三种制动器都属于平衡式制动器。

5）单向自增力式制动器。单向自增力式制动器的结构如图6-9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，两蹄上端均靠各自的回位弹簧拉靠在支承销上。

汽车前进制动时，单活塞式轮缸只将促动力F_S1加于第一制动蹄，使其上端离开支承销，整个制动蹄绕顶杆左端支承点旋转，并压靠在制动鼓上。显然，第一制动蹄是领蹄，并且在促动力F_S1、法向合力N₁、切向（摩擦）合力T₁和沿顶杆轴线方向的S₁作用下处于平衡状态。由于顶杆是浮动的，自然成为第二制动蹄的促动装置，而将与力S₁大小相等、方向相反的促动力F_S2施于第二制动蹄的下端，故第二制动蹄也是领蹄。

6）双向自增力式制动器。双向自增力式制动器的结构如图6-10所示。前进制动时，两制动蹄在促动力F_S的作用下张开压力制动鼓，此时两蹄的上端均离开支承销，沿图中箭头所示方向旋转的制动鼓对两制动蹄产生摩擦力矩，带动两蹄沿旋转方向转过一个不大的角度，直到后制动蹄顶靠到支承销上为止。此时，前制动蹄为领蹄，但其支承为浮动的推杆。制动鼓作用在前制动蹄的摩擦力和法向力的一部分对推杆形成一个推力S，推杆又将此推力完全传递到后制动蹄的下端。后制动蹄在推力S的作用下也成为领蹄，并在制动轮缸液压促动力F_S的共同作用下进一步压紧制动鼓。推力S比促动力F_S大得多，从而使后制动蹄产生的制动力矩比前制动蹄更大。

图6-9 单向自增力式制动器的结构

1—第一制动蹄 2—第二制动蹄 3—制动鼓 4—支承销 5—制动轮缸 6—顶杆

图6-10 双向自增力式制动器的结构

1—前制动蹄 2—顶杆 3—后制动蹄 4—制动轮缸 5—支承销

倒车制动时，作用过程与此相反，与前进制动时具有同等的自增力作用。

总结：以上介绍的各类型制动器各有利弊。就制动效能而言，在基本结构参数和制动轮缸工作压力相同的条件下，自增力式制动器居榜首，以下依次为双向平衡式、单向平衡式、非平衡式；但就制动效能的稳定性而言，自增力式车轮制动器对摩擦系数的依赖性最大，因而其制动效能的稳定性最差，非平衡式车轮制动器的制动效能的稳定性居中，平衡式车轮制动器的制动效能的稳定性最好。

（2）凸轮式制动器 目前，所有国产汽车和部分外国汽车的气压制动系统中，都采用凸轮促动的车轮制动器，而且大都设计成领从蹄式。

制动时，制动调整臂在制动气室的推杆作用下，带动凸轮轴转动，使得两制动蹄压靠到制动鼓上而制动。由于凸轮轮廓的中心对称性及两制动蹄结构和安装的轴对称性，凸轮转动所引起的两制动蹄上相应点的位移必然相等。图6-11所示为凸轮式制动器工作原理示意图。

图6-11 凸轮式制动器工作原理示意图

1—前制动蹄 2—后制动蹄 3、4—前、后制动蹄支点 5—制动鼓 6—凸轮

前、后制动蹄1、2在凸轮6的作用下，压向制动鼓5，制动鼓5对制动蹄1、2产生摩擦作用。在摩擦力的作用下，前制动蹄1有离开凸轮6的趋势，致使凸轮6对制动蹄1的压力有所减弱；后制动蹄2有趋向凸轮6的趋势，致使凸轮6对制动蹄2的压力有所增强。

由于前制动蹄1有领蹄作用，后制动蹄2有从蹄作用，又有凸轮6对前制动蹄1促动力较小、对后制动蹄2促动力较大这一情况，所以，前、后制动蹄1、2的制动效果是接近的。

（3）楔式制动器 楔式制动器中两制动蹄的布置可以是领从蹄式，也可以是双向双领蹄式。作为制动蹄促动件的制动楔本身的促动装置可以是机械式、液压式或气压式。