常规液压制动系统的检修方法

【任务引入】

案例：某轿车在行驶过程中，紧急制动时将制动踏板踩到底，但制动作用很迟缓，制动距离很长。维修人员确认该车采用了双管路液压驱动制动系统，前轮采用浮钳式盘式制动器，后轮采用鼓式制动器，并根据故障症状分析认为：制动时整体效能下降且制动时车辆不跑偏，说明故障不是单个轮制动效能下降引起的，而是整个制动系统效能下降引起的。维修人员首先做了制动液量和有无漏油等常规检查，而后踩踏制动踏板来验证制动效果，初步判定为制动管路内有空气。但经过反复放气的操作，制动效果依然没有改善，进一步判定故障出在制动总泵。拆下总泵并分解，发现总泵内的密封圈出现多处裂纹，老化严重。由于市场内总泵密封圈多为副厂件，为了保证质量，维修人员更换了一个制动总泵，并将系统内的制动液全部更换，故障由此排除。

常规制动系统包括制动器和制动传动装置，其中制动传动装置为液压驱动系统，如果出现混入空气或漏油的情况，将直接影响制动系统的制动效果，因此对零部件的加工精度和密封装置的可靠性要求非常高。

本任务是对常规制动系统进行全面介绍，要求掌握盘式制动器、鼓式制动器以及驻车制动器的结构、工作原理、检修调整方法以及常见故障诊断和排除，熟悉制动传动装置的分类、组成、工作原理、检修方法以及常见故障诊断，理解真空助力器的结构和工作原理。

【任务相关知识】

5.2.1　车轮制动器结构、原理与检修

（1）盘式制动器

1）结构和工作原理

盘式制动器分为钳盘式和全盘式两种。其中，钳盘式制动器的主要零部件包括制动盘、卡钳（包括制动轮缸）和刹车片（也称盘式制动器摩擦片）等，如图5.6所示。汽车制动时，制动轮缸内的活塞在液体压力作用下向制动盘方向移动，并压紧制动盘，使它与刹车片接触产生摩擦力，车轮最终停止转动。

①制动盘

制动盘固装在车轮轮毂上，是钳盘式制动系统中的旋转部件，由铸铁或复合材料制成，盘面两侧加工出摩擦面。制动盘分为整体式或通风式。整体式制动盘是由两侧有摩擦表面的金属整体组成，质量较轻，结构简单，造价低，制造容易；通风式制动盘在两个制动表面之间铸有冷却叶片，在车轮转动时，叶片的旋转增加了空气循环，可有效地冷却制动器，但它比整体式制动盘更大、更重。一些高性能的运动型汽车的整体式制动盘，在其摩擦表面有钻孔，即钻孔式制动盘，如图5.7所示。这种制动盘不是为了进行冷却，而是为了减少制动盘表面的水和热气，以防止水衰退和热衰退。钻孔的制动盘质量很轻，寿命也很短，主要用在赛车和高性能汽车上。

图5.6　钳盘式制动器结构和工作示意图

图5.7　钻孔式制动盘

②卡钳

卡钳是钳盘式制动器的固定元件，把由制动总泵通过制动管路传递过来的液压力变换为机械作用力，推动刹车片挤压在制动盘上实现制动作用。卡钳有两种结构形式：固定式和浮动式。

图5.8　固定式卡钳结构组成

a.固定式卡钳。固定式卡钳是用螺栓固定安装在其支承件上的，既不能旋转，也不能沿制动盘轴线移动。固定钳盘式制动器实施制动时，液压力使活塞向制动盘移动，使刹车片与制动盘接触，在刹车片和制动盘之间产生摩擦力使车轮停止转动。在钳体内制动盘的内、外两侧有两组活塞，以便分别将两侧摩擦片压向制动盘。刹车片用定位销安装，如图5.8所示。

为了使各个活塞能在相同的时刻对制动盘施加同样的作用力，卡钳必须被精确地安装在制动盘中心面的上方，保证各个活塞移动相同的距离到达制动盘。

b.浮动式卡钳。浮动式卡钳的制动钳支架固装在转向节上，制动钳体可通过导向销相对制动钳支架轴向移动。未制动时，刹车片（即活动制动快与固定制动块）与制动盘保持一定间隙，且无压紧产生摩擦力的趋势，如图5.9（a）所示。

当实施制动时，如图5.9（b）所示，液压力使活塞伸出，推动刹车片（活动制动块），压向制动盘的内侧表面。制动盘反作用于活塞上的压力使卡钳沿着导轨，并相对活塞向内侧移动。卡钳的移动对外侧的刹车片（固定制动块）施加了压力，使得刹车片压向制动盘外侧表面上。于是两侧的刹车片都压向制动盘的表面，逐渐增大的制动摩擦力使车轮停止转动。

图5.9　浮动式卡钳结构和工作原理示意图

钳盘式制动器也因卡钳结构的不同分为定钳盘式和浮钳盘式制动器两种。其中，定钳盘式制动器由于有油缸多、油道复杂、制动液易受热汽化以及故障率高等缺点，现已基本被浮钳钳盘式制动器取代。

③刹车片

刹车片位于卡钳和制动盘之间，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。踩下制动踏板后，刹车片被迫压紧在制动盘的表面，依靠摩擦力制动汽车。

刹车片摩擦材料的选择依据主要有摩擦面积、表面粗糙度、磨损率、安全隐患等，而且其选用的摩擦材料一般来说比制动蹄的摩擦材料硬，这是因为刹车片的接触面小，需要承受更大的压力。

刹车片的边缘通常是斜面倒角结构，这是为了减小制动时的噪声。

为了进一步提高制动安全性，当前许多盘式制动器上都安装了刹车片磨损报警装置，用以提醒驾驶员刹车片已达到磨损极限，需要更换。

全盘式制动器的固定元件的金属背板和刹车片都做成圆盘形，制动盘的全部工作面可同时与刹车片接触摩擦，因此其散热效果很差，但制动效能强，主要应用于重型车辆。

2）拆装

①支起汽车，拆下轮胎，从刹车主缸储液罐中吸出一半制动液，防止溢出。

②用撬棍撬动摩擦片（如图5.10所示），把制动钳活塞压回位，拆下两个导向销紧固螺栓（如图5.11所示），取下制动钳壳体。

图5.10　撬动摩擦片

图5.11　拆卸导向销

③拆下摩擦片和制动钳支架，拆下制动盘固定螺栓，取下制动盘，并对盘式制动器进行分解，如图5.12所示。

图5.12　盘式制动器分解示意图

3）检修

①制动盘跳动量的检查

a.将制动盘固定到位，在悬挂支柱上安装千分表和固定支座。

b.在距离制动外缘10 mm的位置安装千分表，使其与制动盘摩擦面接触并成90°，如图5.13所示。

c.转动制动盘，直到百分表读数达到最小，然后将百分表归零。

d.慢慢旋转制动盘，直到百分表上读数达到最大，标记并记录端面跳动量。制动盘新品标准跳动值为0.025 mm，如果制动盘端面跳动值超过规格，应检查车桥轮毂的跳动。若车桥轮毂跳动正常，则更换制动盘。

e.轮毂跳动的检查：慢慢地转动轮毂检查跳动。如果超出了规定的范围，确保轴承间隙正常的情形下更换制动毂。

②制动盘厚度的检测

使用千分尺，在距制动盘外缘15 mm处按间隔45°的8个位置处测量制动盘的厚度，如图5.14所示。如果变化值达到或超过0.01 mm，或者制动盘的厚度已经小于规定的最小值，则制动盘需要进行表面修整或更换。

③制动块厚度的检测

如图5.15所示。若制动块已拆下，可直接用游标卡尺测量。制动块摩擦片的厚度为14 mm（不包括底板），使用极限为7 mm。若车轮未拆下，对于外侧的摩擦片，可通过轮辐上的检视孔用手电筒目测检查。对于内侧摩擦片，可利用反光镜进行目测。

图5.13　制动盘跳动量的检查

图5.14　制动盘厚度的检查

图5.15　制动块厚度检测

1—制动块摩擦片厚度；2—摩擦片磨损极限厚度；3—制动块总厚度

④制动器间隙的调整

在汽车制动过程中，制动盘和制动块均有不同程度的磨损，造成制动器的间隙增大，活塞的自由行程增加，制动器起作用的时刻滞后，制动效果下降。因此，制动器的间隙应随时调整。

采用密封圈结构可实现制动间隙的自动调整，如图5.16所示，其工作过程如下：

矩形密封圈嵌在制动轮缸的矩形槽内，密封圈内圆与活塞外圆配合较紧，制动时活塞被压向制动盘，密封圈发生了弹性变形；解除制动时，密封圈要恢复原状，于是将活塞拉回原位。当制动盘与制动块磨损后，制动器的制动间隙增大，若间隙大于活塞的设置行程δ时，活塞在制动液压力的作用下克服密封圈的摩擦阻力而继续前移，直到实现完全制动为止。

图5.16　盘式制动器间隙调整

4）装配

①在安装制动钳时，要先把活塞压回位。

用制动液清洗缸套、活塞，更换新的密封件。检查缸套、活塞是否有明显的磨损、损伤，如有，应予更换。在密封圈、活塞、防尘罩、导向销表面涂一层锂-皂基乙二醇黄油，然后装入制动分泵。

②装入制动分泵。装好摩擦衬块，再装好制动分泵。

③装配后的调整。安装后，停车时用力将制动器踏板踩到底数次，以便使制动摩擦片正确就位，而且安装完成后要对制动系统进行排气操作。

（2）鼓式制动器

1）结构与工作原理

简单鼓式制动器的主要零部件包括：制动蹄、制动鼓、制动轮缸、回位弹簧等，如图5.17所示。

鼓式制动器的工作过程如下：制动蹄和回位弹簧位于固定的制动器底板上，在实施制动之前，回位弹簧使制动蹄脱离制动鼓。制动时，制动主缸传送到轮缸的制动液压力使制动蹄片张开压紧在旋转的制动鼓上，制动蹄片与鼓之间产生的摩擦力使制动鼓减速，安装在制动鼓上的车轮随着减速直至停止转动。当解除制动时，轮缸上的制动液压力消失，回位弹簧力拉动制动蹄片离开制动鼓内表面返回原位。

①制动蹄

制动蹄是鼓式制动器的固定元件，主要由铸铁或轻合金烧铸而成，部分采用钢板冲压后焊接而成，截面呈T形，起直接制动作用的摩擦片用铆接或粘接的方式固定于制动蹄。

如图5.18所示，当制动液压力施加到轮缸上时，轮缸活塞以大小相等、方向相反的力推动两侧的制动蹄片，使制动蹄绕下端支承销转动，分别压向制动鼓内圆表面。前蹄摩擦力绕支承销产生的力矩与该蹄张开力绕支承销产生的力矩同向，使前蹄对制动鼓的压紧力增大，产生增势作用，称为领蹄。后蹄摩擦力有使后蹄离开制动鼓的趋向，使制动蹄对制动鼓的压紧力减小，产生减势作用，称为从蹄。汽车倒车时，由于制动鼓的倒转，使得后蹄产生增势作用，前蹄形成减势作用，因而汽车前进和倒车的制动力相同。

可以看出，在车轮旋转方向上，支承点在轮缸促动点前方的制动蹄会在摩擦力的作用下沿旋转方向贴紧制动鼓，即起到增势作用。相反，制动蹄片要受到制动鼓的排斥而起减势作用。一般增势蹄的制动力矩为减势蹄的制动力矩的2～2.5倍。而增势作用和减势作用使得制动蹄对制动鼓施加的法向力不相等，会使得轮毂轴承承受附加载荷，这种制动器称为简单非平衡式制动器。

图5.17　鼓式制动器的结构组成

图5.18　鼓式制动器的领、从蹄作用示意图

根据制动蹄在制动时对制动鼓的作用力的关系，鼓式制动器还可分为单向平衡式、双向平衡式、单向自增力式和双向自增力式4种。

a.单向平衡式。单向平衡式制动器结构如图5.19所示。这种制动器的结构特点是两个制动蹄各用一个单活塞的轮缸，且两套制动蹄、制动轮缸、支承点等在制动底板上的布置是中心对称的。当汽车在前进方向制动时，如图5.19（a）所示，两蹄都有增势作用，提高了前进制动时的制动效能，而且由于两轮缸缸内油压相等使得两蹄的磨损趋于相等；当汽车在倒车方向制动时，如图5.19（b）所示，两蹄都有减势作用，导致倒车制动效能降低。

图5.19　单向平衡式制动器结构和工作原理示意图

b.双向平衡式。双向平衡式制动器结构如图5.20所示，制动底板上的制动蹄、制动轮缸、回位弹簧都是成对的对称布置，而且是既按轴对称又按中心对称布置。两制动蹄的两端采用浮式支承，既是支承点，又是张开力的作用点，支承点和张开力的作用点可随制动鼓的旋转方向不同而相互转换，使汽车前进或倒车制动时均可得到相同且较高的制动效能。

汽车前进时，两个制动轮缸两端的活塞在液压力的作用下均张开，将两个制动蹄压靠在制动鼓上。在摩擦力矩的作用下，两蹄开始绕车轮中心并沿着车轮旋转方向转动，将两轮缸活塞的a端支座推回，直至顶靠在轮缸端面，成为刚性接触，两制动蹄便以a端支座为支承点工作在助势条件下。当汽车倒车制动时，两轮缸的b端支座便成为支承点，两制动蹄同样为增势蹄，产生与前进制动时效能完全一样的制动效果。

c.单向自增力式。单向自增力式制动器结构如图5.21所示。两制动蹄的下端分别浮支在浮动顶杆的两端。制动器只在上方有一个支承销，只有左制动蹄有一个轮缸。不制动时，左右两蹄上端均借助于回位弹簧的作用拉靠在支承销上。

图5.20　双向平衡式制动器结构图

图5.21　单向自增力式制动器

汽车前进制动时，轮缸将液压力加于左制动蹄上，使其上端离开支承销，整个制动蹄绕浮动顶杆左端支承点旋转，并压靠在制动鼓上。因此左制动蹄是起增势作用的，而由于摩擦力的作用，左制动蹄通过浮动顶杆促动制动蹄，以右制动蹄的上端为支点，并推动右制动蹄压紧在制动鼓上，进一步加大了制动力。此时左右两蹄均为增势蹄，制动效能较高。但当倒车时，左制动蹄为减势蹄，压紧在制动鼓上的力矩减小，使右制动蹄不起作用，制动效果变差。

图5.22　双向自增力式制动器

d.双向自增力式。双向自增力式制动器的结构如图5.22所示，它不同于单向自增力式制动器，主要是采用双活塞式轮缸，可向两蹄同时施加相等的促动张力。前进制动时，左右两制动蹄在促动力Fc的作用下均张开，压向制动鼓，两蹄的上端均离开支承销，带动两蹄沿旋转方向转过一个不大的角度，直到左蹄又顶靠到支承销上为止。此时，右蹄为起增势作用的领蹄，但其支承为浮动的推杆，制动鼓作用在右蹄的摩擦力和法向力的一部分对浮动推杆形成一个推力Sz，推杆又将此推力传到左蹄的下端，并与促动力Fc共同作用，进一步压紧制动鼓，左蹄也因此形成增势作用。倒车制动时的作用过程与此相反，但与前进制动时具有同等的自增力作用。

②制动鼓

制动鼓是鼓式制动器的旋转件，制动时与制动蹄上的摩擦片相接触并产生摩擦力。除应具有作为构件所需要的强度和刚度外，还应有尽可能高而稳定的摩擦系数，以及适当的耐磨性、耐热性、散热性等。

按材料选择和制造方式的不同，制动鼓可分为整体铸造式、钢板与铸铁组合式以及轻合金与铸铁组合式。其中，整体铸造式制动鼓是一体式铁铸体，具有非常好的摩擦特性，其加工容易，吸热和散热效果很好，但质量大，过热易破裂，多用于中、重型汽车；钢板与铸铁组合以及轻合金与铸铁组合式制动器均有质量轻、成本低的优点，但此种制动鼓吸热和散热的能力较弱，抗制动衰退的能力较差。

相比于盘式制动器，鼓式制动器的优点包括：制动效能强；可以与简单的驻车制动机构结合在一起；比盘式制动器的噪声要小；可以实现自增力。但其缺点也比较明显，如散热性能差、抗衰退能力较低；制动稳定性差；制动器间隙调整困难。

2）拆卸

①拆下制动鼓。支起汽车，拆下轮胎，撬下润滑脂盖，取下开口销和锁止环，旋下螺母，再取下止推垫圈和滚子轴承内圈。调整制动调整螺钉，使制动蹄外径缩小后，再取下制动鼓。

②对拆下制动鼓后的制动器进行分解，如图5.23所示。

图5.23　鼓式制动器分解图

a.先从驻车制动拉杆上摘下驻车制动器钢索，再用钳子压下弹簧盖，转动90°之后，取下定位销、弹簧盖和制动蹄片压紧弹簧，然后从制动底板上取下制动蹄片总成。

b.依次拆下复位弹簧、楔形调整板的拉簧，从前制动蹄上摘下定位弹簧，取下推杆和楔形调整板。

c.旋下螺栓，从制动底板上取下制动分泵。

3）检修

①制动蹄衬片厚度的检查。如图5.24所示，用游标卡尺测量制动蹄片的厚度，标准值为5 mm，使用极限为2.5 mm。其铆钉与摩擦片的表面深度不得小于1 mm，以免铆钉头刮伤制动鼓内表面。在未拆下车轮时，后制动蹄摩擦片的厚度可从制动底板的观察孔中检查。

图5.24　制动蹄衬片厚度的检查

②制动鼓内孔磨损及尺寸的检查。如图5.25所示，首先检查制动鼓内孔有无烧损、刮痕和凹陷，若不能修磨应更换新件。检查制动鼓内孔尺寸及圆度误差时，用游标卡尺检查内孔孔径，标准值为180 mm，使用极限为181 mm；用不圆度测量工具测量制动鼓内孔的圆度误差，使用极限为0.03 mm，若超过极限，应更换新件。

③制动蹄衬片与制动鼓接触面积的检查。如图5.26所示，将制动鼓衬片表面打磨干净后，靠在制动鼓上，检查两者的接触面积，应不小于60%，否则应继续打磨衬片的表面。

④后制动器定位弹簧及复位弹簧的检查。如图5.27所示，若后制动器定位弹簧、上复位弹簧、下复位弹簧和楔形调整板拉簧的自由长度增长率达5%，则应更换新弹簧。

图5.25　制动鼓内孔磨损及尺寸的检查

图5.26　制动蹄衬片与制动鼓接触面积的检查

图5.27　制动器定位弹簧及复位弹簧的检查

4）安装

①装上制动分泵。在制动分泵活塞、皮碗上涂一层锂-皂基乙二醇黄油，组装制动分泵。将制动分泵安装在底板上并连接好制动油管。

②制动蹄片及其相关零部件的安装。在底板与制动蹄片的接触面上以及调紧装置螺栓的螺纹和尾端涂抹高温黄油，如图5.28所示。将调整装置装至后制动蹄片上，装上后制动蹄片（同时装好驻车制动装置），然后装上前制动蹄片，装好支承弹簧。

③制动蹄片的调整及制动鼓的安装：

a.如图5.29所示，将后制动蹄的手制动器操纵杆前后拉动，检验调整装置应能回转（即回位），否则应检验后制动蹄的安装是否正确；然后将调整装置的长度尽可能调至最短，装上制动鼓。

图5.28　制动调整装置涂抹黄油的位置

图5.29　调整装置自动回转的检查

b.制动蹄片与制动鼓间隙的调整。用螺丝刀从调节孔调节调整螺栓，使制动鼓用手不能转动，再用螺丝刀慢慢放松至制动鼓可用手转动但有点阻力为宜。

（3）驻车制动装置的结构、原理

1）分类

驻车制动器又称手制动器，其功用是防止汽车停放后移动，便于在坡道上起步，并可在行车制动器失效后临时使用，配合行车制动器进行紧急制动。

按结构形式分，驻车制动器主要有蹄盘式、蹄鼓式和带鼓式三种。

按安装位置分，驻车制动器分为中央制动器和车轮制动器。中央制动器装在后驱动桥输入轴前端，其制动力矩作用在传动轴上；车轮制动器采用驻车制动与行车制动共用一套制动器总成的方式，只是传动结构是独立的。

2）典型驻车制动器的结构和工作原理

下面以某中央驻车制动器为例，来说明驻车制动器的结构和工作原理。

图5.30所示为凸轮轴式鼓式中央制动器，其结构与凸轮轴式车轮制动器类似。制动底板通过底板支座用螺栓固定在变速器第二轴轴承盖上，制动鼓通过螺栓与变速器第二轴后端的凸缘盘紧固在一起。两制动蹄下端通过偏心支承销（支承点）支承于制动底板，制动蹄上端装有滚轮，滚轮在回位弹簧的作用下紧靠在凸轮两侧。制动凸轮轴通过支座支撑在制动底板上部，其外端通过细花键与摆臂的一端连接，摆臂的另一端与穿过压紧弹簧的拉杆相连。拉杆再通过摇臂、传动杆与驻车制动杆相连。驻车制动杆上装有锁止棘爪，在驻车制动器工作时，嵌入齿扇上的棘齿。解除驻车制动效果时，棘爪要脱离棘齿。

该驻车制动器的工作过程如下：将驻车制动杆上拉，制动杆下端向前摆动，则传动杆带动摇臂顺时针转动，拉杆被下拉，并带动摆臂顺时针转动，凸轮轴随之转动，凸轮则使制动蹄以支承点为中心向外张开，压靠到制动鼓内圆，产生制动效果。制动杆拉到制动位置时，棘爪锁止。

图5.30　鼓式驻车制动器结构示意图

3）驻车制动操纵机构的类别

驻车操纵机构因其对可靠性的要求较高，一般都采用机械式的操纵机构。驻车制动器的操纵机构的形式主要有3种，如图5.31所示。

图5.31　驻车制动器的操纵机构

拉杆式操纵机构主要在轿车和商用车辆中使用；手柄式操纵机构主要在一些商用车辆中使用；手柄踏板组合式操纵机构主要在一些高档车辆中使用，用踏板实现驻车，由手柄释放。

（4）驻车制动装置的检修

1）驻车制动的检查和调整

①检查内容

a.用约300 N的力拉动驻车制动杆，以获得完全的驻车制动。驻车制动杆应在规定的拉起高度B内锁紧，如图5.32所示。

b.制动杆规定的锁定齿数为12～14齿，如果驻车制动杆齿数不符合技术要求，则调整驻车制动器。

图5.32　驻车制动装置的检查和调整

②调整项目

在维护后轮制动器之后，松开驻车制动器调节螺母A（见图5.32），启动发动机，并踏下制动踏板5～8次，以便在调节驻车制动器之前调整好自调式驻车制动器间隙。

a.举升车辆后部，确认车辆支承稳固。

b.拆下副仪表台后盖。

c.将驻车制动手柄上拉一个齿数（可听见“咔嗒”一声）。

d.拧紧调节螺母A，直至当转动后轮时，驻车制动器轻微拖滞为止。

图5.33　驻车制动开关的检测

e.完全放开驻车制动手柄，在转动后轮时，检查驻车制动器是否拖滞，如是则需重新调整。

f.确保在驻车制动手柄被完全拉上时，获得完全的驻车制动。

g.重新装上控制台盖。

2）驻车制动开关的检测

检测过程如下：

①拆除控制台，从开关B处断开驻车制动开关插接器A，如图5.33所示。

②检查正极端子和车身接地之间的导通性。驻车制动杆升起时，应导通；制动杆压下时，应该不导通。否则，驻车制动开关有故障。

5.2.2　液压制动传动装置结构、原理与检修

以液压能作为能量传输方式的液压式制动系统是最常见的行车制动系统，广泛应用于各种乘用车和商用车，现以液压制动系统为例介绍行车制动系统的相关知识。

按传动装置的不同，液压制动系统可分为单回路和双回路两种类型。单回路液压系统中任何一处的压力损失都会造成制动能力的完全丧失，因此出于安全的考虑，汽车上基本都采用双回路液压制动系统。当某个液压回路有液压损失时，双回路液压制动系统还能使汽车继续维持部分有效的制动。双回路液压制动系统有两种类型的液压管路布置方式：前后分布式和对角分布式。

（1）前后分布式液压制动系统

前后分布式液压制动系统，如图5.34所示，从制动主缸的一个出口直接通向两后轮制动器的回路，而另外一个出口通向两前轮制动器回路。在这种前后分布式液压制动系统中，由于后制动液压管路长，功率损耗大，因此后轮制动系统承担较小部分的制动效能。若前轮液压制动系统出现故障，则汽车只能产生小于50%的制动效能。为均衡前后制动力分配比例，该制动系统适用于发动机前置后驱的汽车。

图5.34　双回路液压制动系统

（2）对角分布式液压制动系统

在对角分布式液压制动系统中，制动管路对角分布，如图5.35所示，一个出口连接左前和右后制动器回路中，另外一个出口则连接在右前和左后制动器回路中。在制动过程中，任一个对角管路出现故障，整车仍有50%的制动效能，且前后制动力分配比例保持不变，有利于提高制动方向稳定性，适用于发动机前置前驱的汽车。

图5.35　地板式制动踏板示意图

5.2.3　制动踏板

（1）结构

制动踏板与制动主缸相连，是制动系统传动装置的第一个零部件。驾驶员踩下制动踏板时，制动灯开关将后制动灯点亮，同时作用力以机械的方式传送到踏板连杆。制动踏板总成起杠杆臂的作用，向制动主缸活塞施加放大的作用力，使液压油流动，并以液压力的形式传给制动系统各个制动轮缸，使制动轮缸活塞推动制动器的摩擦片紧压在制动鼓或盘上，产生制动作用。

图5.36　吊悬式制动踏板示意图

制动踏板主要有两种结构形式：第一种为地板式制动踏板，如图5.35所示，该制动踏板是穿过地板安装在车架上的，适用于大型车辆；第二种适用于大多数中、小型车辆的吊悬式制动踏板，如图5.36所示，该制动踏板安装在一个支座上，而支座被固定在座舱内隔板的内侧。

（2）调整(www.xing528.com)

1）制动踏板高度的测量与调整

测量过程：如图5.37所示，首先逆时针转动制动踏板灯开关A，直到其不再与制动踏板接触。然后卷起地毯等覆盖物，在绝缘件切口处测量至踏板垫左侧的踏板高度B。比亚迪F3车辆的标准踏板高度（移开地毯）为：手动变速器车型是155 mm，自动变速器车型是160 mm。

调整过程：如图5.38所示，松开推杆锁紧螺母A，用钳子将推杆旋入或旋出，以达到相对于地板的标准踏板高度。调解完毕，紧固锁紧螺母。注意：推杆压下时不要调整踏板高度。

图5.37　制动踏板高度测量

图5.38　制动踏板高度调整

2）制动踏板开关间隙的调整

如图5.39所示，旋松螺母C，旋转制动灯开关使A、B之间有1～2 mm的间隙，然后锁紧螺母C，确认松开踏板后制动指示灯熄灭。

3）制动踏板自由行程的调整

制动踏板自由行程是为保证不发生制动拖滞，彻底解除制动而设置的。

自由行程的测量过程如下：

①关掉发动机，踩下制动踏板几次，以便解除制动助力器。

②如图5.40所示，用手推动踏板，以检测踏板B处的自由行程A，其标准值为1～5 mm。

图5.39　制动踏板开关间隙的调整

图5.40　制动踏板自由行程的测量和调整

如果踏板自由行程不符合技术要求，可通过调整制动踏板位置开关C来调整踏板自由行程。有些车型是通过调整制动主缸推杆位置的方法来调整踏板自由行程的。

5.2.4　制动总泵

（1）结构与工作原理

制动总泵用于把来自制动踏板和助力器的机械作用力变换为液压作用力，推动被压缩的油液通过制动系统流到各个车轮的制动轮缸，进而作用于制动器，产生制动作用。为提高汽车行驶安全性，现代汽车均采用由双腔式制动总泵组成的双回路制动系。

双腔式制动总泵由储油箱、工作腔、活塞、回位弹簧和压杆等组成。储油箱在总泵顶部，里面装有一定量的制动液。储油箱盖设有通气孔，防止液位下降造成真空，影响制动液的流动。储油箱由一块隔板分成前、后两部分，保证一条油路泄漏发生故障时，另一条油路仍能保持一定的制动作用来停住车辆。储油箱上安装有制动液面传感器，当储油箱里的油液面低于最低液面以下时，它就会通过制动警示灯向驾驶人发出警告。

总泵壳体内有一个工作腔，有两组回位弹簧、活塞和皮碗，一前一后装在工作腔里，如图5.41所示。在储油箱和工作腔之间钻有两个孔（补偿孔与进油孔）。双腔总泵的两个活塞，一前一后装在工作腔里。驾驶人踩制动踏板时，两个活塞都被推动，各从不同的储油箱取液，并各自使两个回路的制动分泵动作。

双腔式制动总泵的工作过程如下：

未制动时，如图5.41所示，1号和2号活塞的活塞皮碗定位在进油孔口与补偿孔口之间，总泵与储油箱之间形成一个通道。2号回位弹簧力把2号活塞推向右边，由一个止动螺栓限位。1号回位弹簧力作用在1号和2号活塞之间，由于1号回位弹簧力较小，只能使1号活塞回位到右边，而不能推动2号活塞向前移动。

图5.41　不踩制动踏板时双腔制动总泵示意图

当驾驶人踩下制动踏板时，如图5.42所示，1号活塞推动皮碗前移封闭补偿孔，后腔液压力升高。该液压力通过出油口作用在后轮制动管路（或右前和左后制动管路），同时此液压力推动2号活塞前移。2号活塞在后腔液压力的作用下也推动皮碗前移封闭补偿孔，前腔压力也随之提高，前腔液压力通过出油口作用在前轮制动管路（或左前和右后制动管路）。当继续踩下制动踏板时，前、后工作腔的液压力继续升高，使前、后轮制动器制动。

图5.42　踩下制动踏板时双腔制动总泵的工作状态

当松开制动踏板时，由液压力和回位弹簧力把活塞迅速返回到原位上，制动管路中的高压制动液流回制动总泵，解除制动，如图5.43所示。当迅速松开制动踏板时，活塞迅速复位。由于制动油液的黏性和管路阻力的影响，制动液不能及时流回总泵，总泵内部的液压力会暂时下降（形成真空）。此时，储油箱里的制动液通过进油口从活塞顶部上的一些小孔流入总泵工作腔，这时若再次迅速踩下制动踏板，会明显感觉踏板抬高了。

当后腔制动管路发生泄漏时，则在踩下制动踏板时，1号活塞前移，因后工作腔不能建立液压力，不能推动2号活塞。但在后腔1号活塞压缩回位弹簧直接抵触并推动2号活塞前移时，前腔才建立起液压力，使之与前腔连接的两制动器产生制动作用，如图5.44所示。

图5.43　松开制动踏板时双腔制动总泵工作状态

图5.44　后腔泄漏时双腔制动总泵工作状态

当前腔制动管路发生泄漏时，则在踩下制动踏板时，1号活塞前移，后腔建立的液压力推动2号活塞前移。由于前腔未产生液压力，2号活塞迅速前移，直到顶到隔板为止，这时后腔才能建立起较高的制动液压力，使得与后腔连接的两制动器产生制动作用，如图5.45所示。

图5.45　前腔泄漏时双腔制动总泵工作状态

（2）检修项目

检修过程如下：

①查储液罐是否破损，如出现破损应更换。

②如图5.46所示，检查泵体内孔和活塞表面，其表面不得有划伤和腐蚀；用百分表检查泵体内孔的直径，用千分尺检查活塞的外径，并计算出内孔与活塞之间的间隙值，其标准值为0～0.106 mm，使用极限为0.15 mm，超过极限应更换新件。

③检查制动主缸皮碗、密封圈是否老化、损坏与磨损，否则应更换新件。

图5.46　制动总泵的检测

5.2.5　制动轮缸

（1）结构与工作原理

制动轮缸的作用是将制动主缸传来的液压力转变为推动制动蹄张开的推力，常见的制动轮缸类型有单活塞式和双活塞式两种。其中，单活塞式制动轮缸多用于单向增势平衡式车轮制动器，目前趋于淘汰；双活塞式应用较广泛，既可用于简单非平衡式制动器，又可用于双向平衡式制动器及双向自增力式制动器。

双活塞式制动轮缸主要由缸体、活塞、皮碗、弹簧、顶块和放气阀组成，如图5.47所示。制动轮缸位于两制动蹄之间，缸体通常固装在制动底板上。缸体内装两个金属活塞，密封皮碗的刃口方向朝内，并由弹簧压靠在活塞上与其同步运动。

图5.47　双活塞式制动轮缸

图5.48　制动轮缸的工作

如图5.48所示，制动时，液压油自进油口进入，制动轮缸的活塞向两侧外移，其外端固装的顶块与制动蹄一端相抵紧。制动结束后，液压力消失制动蹄回位弹簧使活塞回位。在缸体的一端装有防护罩，可防止尘土及泥土的侵入。缸体上方装有放气阀，放气阀中部有螺纹，尾部有密封锥面，旋紧压靠在阀座上，与密封锥面相连的圆柱面两侧有径向孔，与液压油道相通，也与阀中心的轴向孔道相通，以便放出液压系统中的空气。

（2）检修

制动轮缸分解后，用清洗液清洗轮缸零件。清洗后，检查制动轮缸内孔与活塞外圆表面的烧蚀、刮伤和磨损情况。如果轮缸内孔有轻微刮伤或腐蚀，可用细砂布磨光。磨光后的缸内孔应用清洗液清洗后，用无润滑油的压缩空气吹干。然后测出轮缸内孔孔径、活塞外圆直径，并计算出内孔与活塞的间隙值，其标准值为0.04～0.106 mm，使用极限为0.15 mm。

5.2.6　液压制动系统的检修

图5.49　制动液位计检测

（1）制动液压系统的检测

1）制动液液位计

如图5.49所示，浮标在下值和上值时，检查制动液位计端子之间的导通性。将储液暗中的制动液全部排出，浮标下沉，端子间应导通；将储液罐注满制动液，使液面达到“MAX”（最高液位）标线A，浮标上浮端子间应断开。

2）制动软管及管路

检测的内容包括：

①检查制动软管是否损坏、老化、泄漏、相互干扰及扭曲。

②检查制动管路是否损坏、锈蚀及泄漏，还要检查制动管路是否被碰弯。

③检查软管和管路接头和连接处是否出现泄漏，必要时重新紧固。

④检直制动总泵和ABS液压调节装置是否破损或泄漏。

（2）制动系统的排气

制动系统放气的操作过程如下：

①启动发动机，使其处于怠速运转。

②将软管一头接在放气螺塞上，另一头插在一个盛有部分制动液的容器中，如图5.50所示。

③一人坐于驾驶室内，连续踩下制动踏板，直到踩不下去为止，并且保持不动。

④另一人将放气螺塞拧松一下，此时，制动液连同空气一起从软管喷入瓶中，然后尽快将放气螺塞拧紧。

⑤在排出制动液的同时，踏板高度会逐渐降低，在未拧紧放气螺塞之前，切不可将踏板抡起，以免空气再次侵入。

⑥每个轮缸应反复放气几次，直至将空气完全放出（制动液中无气泡）为止，要按照右后、左后、右前、左前的先后顺序逐个放气。

图5.50　制动系统的放气

⑦在放气过程中，应及时向储液室内添加制动液，保持液面的规定高度。

制动系统放气的其他注意事项如下：

①排出的制动液不可再用。

②须使用纯正的DOT3制动液。使用非规定制动液可能会造成腐蚀，并缩短系统使用寿命。

③请勿让制动液溅洒在车辆上，否则会损坏油漆。如果制动液已经溅洒在漆层上，要立即用清水清洗。

④在开始进行排气时，制动总泵储液罐的液位必须处于最大液位标志处（上液位），每个制动钳在放气之后都必须检查。

⑤按要求补足制动液。

5.2.7　制动助力器

在普通的液压制动系统中，加装真空加力装置，可以减轻驾驶人制动用力，协助踏板力共同推动总泵活塞，提高制动液压力。真空加力装置可分为增压式和助力式两种。增压式是通过增压器将制动主缸的液压进一步增加，增压器装在制动主缸之后；助力式是通过真空助力器帮助制动踏板对制动主缸产生推力，真空助力器装在踏板与主缸之间。

真空助力器是利用发动机进气管的真空（负压）与大气压之间的压差来增加对制动总泵的输入作用力，可使驾驶人施加较小的制动踏板力，在总泵活塞上得到较大的推力。这种装置与总泵安装在一起，使制动较简单、紧凑，广泛用于小型汽车上，如图5.51所示。

图5.51　真空助力器与制动总泵

（1）真空助力器的组成

如图5.52所示为真空助力器的结构示意图。该真空助力器与制动总泵固定在车身前围，通过空气阀推杆与制动踏板连接。工作气室由A腔和B腔组成，中间装有膜片。A腔通过真空口与发动机进气歧管相连；B腔有空气阀与空气阀推杆固接。

图5.52　真空助力器结构示意图（未制动状态）

（2）真空助力器的工作原理

不制动时，回位弹簧将空气阀推杆和空气阀活塞后推到极限位置，空气阀关闭，空气不能进入助力器，膜片前、后室（A、B室）两侧相通，且都处于真空状态，如图5.52所示。

制动时，驾驶人踩下制动踏板，连接踏板的空气阀推杆推动空气阀向前移动，空气阀关闭了膜片后室的真空口，并打开了大气口，允许空气进入后室。此时，膜片前室仍保持真空状态，前、后室的压力差使膜片和活塞向前移动，助力器推动总泵活塞将制动液送入分泵，从而获得较大的制动液压力。助力器的助力作用取决于膜片前、后室之间的压力差，如图5.53所示。

图5.53　真空助力器工作状态

制动踏板停在某一位置时，空气阀柱塞和推杆停在某个位置上；真空阀和空气阀同时关闭，膜片前、后室处于平衡状态，此时总泵和分泵中液压力保持不变。松开踏板，在弹簧力作用下，控制阀活塞和总泵推杆一起后移到右边初始位置。在回位中，空气阀关闭，真空阀开启，助力器膜片前、后室又相通，助力作用消失。

（3）真空助力器的检测

图5.54　真空助力器的检测

①在真空助力器和真空罐之间加装一单向阀，单向阀方向由真空助力器朝向真空罐。在真空助力器与单向阀之间安装真空表，如图5.54所示。

②启动发动机，通过油门踏板来调节发动机速度，使真空表读数显示在40.0～66.7 kPa范围内，然后关掉发动机。

③读取真空表的读数，如果30 s后真空读数下降值等于或大于2.7 kPa，则检查以下部件是否泄漏：真空软管、管路；密封件；真空助力器；制动总泵。

若真空助力器本身故障，不要试图分解它，而要将制动助力器作为一个总成更换。

5.2.8　常规制动系统常见的故障诊断与排除

（1）常规液压行车制动系统常见的故障诊断与排除

常规液压行车制动系统的常见故障主要包括制动不灵、制动失效、制动拖滞、制动跑偏、制动噪声以及制动踏板发软或发硬，相应的故障现象、原因以及诊断与排除方法见表5.1。

表5.1　常规液压行车制动系统常见的故障现象、原因、诊断与排除方法

续表

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续表

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（2）驻车制动系统常见的故障诊断与排除

驻车制动系统的常见故障主要包括驻车制动效能不良和驻车制动拉杆不能定位两种，相应的故障现象、原因以及诊断与排除方法见表5.2。

表5.2　驻车制动系统常见的故障现象、原因、诊断与排除方法

续表

【拓展阅读】

大众汽车电子驻车制动系统简介

（1）大众汽车电子驻车制动系统的组成

电子机械驻车制动系统（EPB：Electrical Park Brake）是指将行车过程中的临时性制动和停车后的长时性制动功能整合在一起，并且由电子控制方式实现停车制动的技术。

大众汽车电子驻车制动系统由信号输入元件、电控单元以及电控执行机构组成，如图5.55所示。

图5.55　大众汽车电子驻车制动系统组成示意图

1）信号输入元件

信号输入元件包含离合器位置传感器、电控机械驻车制动按钮和自动驻车按钮。

离合器位置传感器的主要作用是监测离合器踏板的动作，其信号可用于：启动发动机；关闭巡航控制系统；短暂地减少燃油喷射量，并在换挡过程中防止发动机振动；电控机械驻车制动的“动态起步辅助”功能。

电控机械驻车制动按钮用来启动和关闭电控机械驻车制动，位于换挡杆后中央通道的左侧。按钮实物如图5.56所示。

自动驻车按钮可用来启动和关闭自动驻车功能。该按钮位于换挡杆后中央通道左侧电控机械驻车按钮后，实物如图5.57所示。

图5.56　电控驻车制动按钮

图5.57　自动驻车按钮

2）电控单元

电控机械驻车制动系统的所有控制和诊断任务都由控制单元进行。该单元有两个处理器，并通过一条专用的CAN数据总线与ABS控制单元相连接。电控机械驻车制动控制单元中集成了一个传感器单元，它由横向加速度传感器、纵向加速度传感器以及偏转率传感器组成。来自传感器单元的信号被应用于电控机械驻车制动和ESP控制功能。

3）电控执行机构

电子驻车制动系统的主要执行机构是制动钳集成了电机、多级齿轮机构和丝杆传动装置的盘式制动器，结构如图5.58所示。它将启动驻车制动的指令通过电机和机械传动机构转化为所需的力，使制动摩擦片与制动盘接触，产生制动作用。

图5.58　电子驻车制动系统执行制动器结构图

组合仪表和相应按钮上的指示灯显示电子驻车制动系统的状态，各种指示灯实物如图5.59所示。

图5.59　电子驻车制动系统指示灯

电子驻车制动指示灯位于电控机械驻车制动按钮上。当提起该按钮时，指示灯亮起，并启动驻车制动。

制动系统指示灯位于组合仪表上。当启动驻车制动时，该指示灯亮起。

电子驻车制动故障指示灯位于组合仪表上。如果制动系统发生故障，该信号灯亮起。

自动驻车指示灯位于自动驻车按钮上。当按下按钮时，指示灯亮起，并启动自动驻车功能。

（2）大众汽车电子驻车制动系统的功能及工作过程

1）驻车制动功能

需要驻车时，按一下驻车制动开关即可，只要车速低于7 km/h，无论点火开关是否接通都可以接通电子驻车制动系统；如需要解除驻车制动，只有在点火开关接通的情况下才可以用以下两种方式断开电子驻车制动系统：

①脚踩制动踏板，同时按下驻车制动开关。

②当驾驶员系上安全带、关上车门并启动发动机后，将挡杆挂入挡位，放松离合器踏板并踩下加速踏板使车辆起步时，电子驻车制动系统会自动断开。这时，电子驻车制动系统控制单元会根据车辆倾斜角度和发动机转矩来计算出何时断开系统，同时驻车制动指示灯熄灭。

驻车制动功能工作流程如下：

①驾驶员按下驻车制动开关，把信号输入电子驻车制动系统控制单元。

②电子驻车制动系统控制单元通过专用CAN数据总线与ABS控制单元互通信息并确定车速低于7 km/h。

③电子驻车制动系统启动两个后车轮制动器电机，电控机械式制动过程完成。

④驾驶人再次按下驻车制动开关并同时踩动制动踏板，后轮驻车制动器松开或电子驻车制动系统控制单元满足一定条件后自动松开。

2）坡道起步辅助功能

在电子驻车制动系统接通的情况下，坡道起步辅助功能可确保车辆在倾斜道路上启动时车轮不会向前或向后猛冲，只有在侧车门关闭、安全带已经系上以及发动机已经启动的情况下，该功能才能起效。

坡道起步辅助功能工作流程如下：

①车辆静止，电子驻车制动系统为接通状态。驾驶员启动车辆，选择第1挡并且踩下加速踏板。

②电子驻车制动系统控制单元分析车辆倾斜角度、发动机转矩、加速踏板位置、离合器操纵或选择的前进挡等参数，计算出斜坡输出转矩。

③如果车辆输入转矩大于由控制单元计算出的斜坡输出转矩，电子驻车制动系统启动两个后车轮制动器制动电机。

④后车轮驻车制动器电控机械式制动解除。车辆起步，且起步过程中车轮不会向后滚动。

3）动态紧急制动功能

当汽车行驶时制动踏板失灵或锁住时，可以通过电子驻车制动统的动态紧急制动功能强行制动车辆。车速超过7 km/h时，通过建立液压制动压力，可以在所有4个车轮上实现动态紧急制动。ABS/ESP系统根据行驶状况调节制动过程。这样就确保了制动期间车辆的稳定性。车辆成功制动且静止后，必须解除驻车制动。

动态紧急制动功能工作流程如下：

①驾驶员按下驻车制动开关。

②电子驻车制动系统控制单元通过专用CAN数据总线与ABS控制单元互通信息并获悉车速是否超过7 km/h。

③ABS控制单元启动液压泵，并在液压管路中建立液压制动压力，液压管路与4个车轮制动器连接，车辆被制动。

④松开驻车制动开关或操纵加速踏板，电子驻车制动系统控制单元将解除车辆驻车制动。

4）自动驻车功能

自动驻车（AUTO HOLD）功能是一个辅助功能，它在车辆静止和起步过程中辅助驾驶员驻车。只有驾驶人侧车门关闭、安全带已经系上、发动机已启动以及中控台上的AUTO HOLD开关按钮被按下等条件满足时，自动驻车功能才可被激活。

每次重新启动发动机时，都必须通过按AUTO HOLD开关来重新激活该功能。

只要车辆停止，自动驻车功能能够确保车辆自动驻车，即无须再踩住制动踏板，就能实施驻车。而当车辆再次起步时，自动驻车功能则会根据发动机转矩、加速踏板位置、离合器操纵的信号自动解除驻车。这里所需要的制动压力是由ABS（带ESP功能）控制单元来控制的，车辆总是首先通过4个液压车轮制动器进行制动。

自动驻车功能工作流程如下：

①自动驻车功能接通。车辆静止，并且通过4个车轮制动器液压制动。根据车辆倾斜度，ABS控制单元计算出必要的液压压力并进行调整。

②3 min后，制动方式由液压式转换成了电控机械式。ABS控制单元将计算出的制动转矩传递给电子驻车制动系统控制单元。

③电子驻车制动系统控制单元启动两个后轮制动器制动电动机，使制动方式转为电控机械式，同时制动压力自动降低。

④车辆需要起步时，电子驻车制动系统控制单元会根据发动机转矩、加速踏板位置、离合器操纵的信号自动解除驻车。