液压制动传动装置的原理与应用

液压制动传动装置是利用液压油，将制动踏板力转换为液压力，通过管路传至车轮制动器，再将液压力转变为制动蹄张开的机械推力。液压制动具有以下特点：制动柔和灵敏，结构简单，使用方便，不消耗发动机功率，但操纵较费力，制动力不很大，液压油低温流动性差，高温易产生气阻，如有空气侵入或漏油会降低制动效能甚至失效。通常在液压制动传动机构中增设制动增压或助力装置，使制动系操纵轻便并增大制动力。

1.双回路液压制动传动装置的组成

双回路液压传动装置设有两个分别独立的液压系统，在一个系统发生故障时，另一系统能进行最低限度的制动。制动主缸的液压力分别经两个系统传递给车轮，通常用前后独立方式和交叉方式配管。它南制动踏板、双腔式制动主缸、前后车轮制动器以及油管等组成。制动主缸的前后腔与前后轮制动轮缸之间分别通过油管连接，并充满液压油。

(1)前后独立式前后独立式的双回路液压制动系传动装置由双腔制动主缸通过两套独立同路分别控制车轮制动器，若其中的一套同路损坏漏油，另一套仍能起作用。它主要用于对后轮制动依赖性较大的发动机后置的后轮驱动汽车，如图10-18所示。

图10-18 前后独立式双回路液压制动系示意图

1—盘式制动器 2—双腔制动主缸 3—单缸鼓式制动器 4—制动力调节器制动器

制动时，踩下制动踏板，双腔制动主缸的推杆推动主缸前后活塞使主缸后腔油压升高，制动液分别流至前、后车轮制动轮缸，迫使轮缸活塞在油压力作用下外移，推动制动蹄张开产生制动。当松开制动踏板时，制动蹄使轮缸活塞在回位弹簧作用下回位，将制动液压回制动主缸，从而解除制动。

（2）交叉式 交叉式双回路液压制动传动装置主要用于对前轮制动力依赖性大的发动机前置前轮驱动汽车，如图10-19所示。

上海桑塔纳轿车采用交叉式双回路液压制动系，如图10-20所示，如其中一回路失效，剩余的总制动力仍能保持正常值的50%。即使正常工作回路中的制动器抱死侧滑，失效回路中未被制动的车轮仍能传递侧向力，前后轮制动力分配达到3.36∶1。当汽车在高速状态下制动时，均能确保后轮不抱死，或者前轮比后轮先抱死，避免制动时后轮失去侧向附着力，导致汽车失控。

图10-19 交叉式双回路液压制动系示意图

1—盘式制动器 2—双腔制动主缸 3—单缸鼓式制动器

图10-20 交叉式管路制动系中当一管失效时的制动示意图

2.双腔式制动主缸

制动主缸的作用是将由踏板输入的机械推力转换成液压力。图10-21所示为串联双腔式制动主缸的结构示意图。主缸的壳体内装有前活塞、后活塞及前后活塞弹簧。前后活塞分别用皮碗密封，前活塞用挡片保证其正确位置。两个储液筒分别与主缸的前、后腔相通，前出油口、后出油口分别与前、后制动轮缸相通，前活塞靠后活塞的液力推动，而后活塞直接由推杆推动。上海桑塔纳轿车即采用这种制动主缸。

踩下制动踏板，主缸中的推杆向前移动，使皮碗掩盖住储液筒进油口，后腔压力升高。在后腔液压和后活塞弹簧力的作用下，推动前活塞向前移动，前腔压力也随之升高。当继续下踩制动踏板时，前、后腔的液压继续升高，使前、后制动器产生制动。

放松制动踏板，主缸中的活塞和推杆分别在前、后活塞弹簧的作用下回到初始位置，从而解除制动。若前腔控制的回路发生故障，则前活塞不产生液压力，但在后活塞液力作用下，前活塞被推到最前端，后腔产生的液压力仍使后轮产生制动。

若后腔控制的回路发生故障，则后腔不产生液压力，但后活塞在推杆的作用下前移，并与前活塞接触而推前活塞前移，前腔仍能产生液压力控制前轮产生制动。

前活塞回位弹簧的弹力大于后活塞回位弹簧的弹力，以保证两个活塞不工作时都处于正确的位置。

为了保证制动主缸活塞在解除制动后能退回到适当位置，在不工作时，推杆的头部与活塞背面之间应留有一定的间隙。为了消除这一间隙所需的踏板行程称为制动踏板自由行程。行程过大将使制动失灵，过小则使制动解除不彻底。双回路液压制动系中任一回路失效，主缸仍能工作，只是所需踏板行程加大，导致汽车的制动距离增长，制动效能降低。

图10-21 串联双腔式制动主缸结构示意图

1—套 2—密封套 3—前活塞 4—盖 5—防动圈 6、13—密封圈 7—垫片 8—挡片 9—活塞 10—弹簧 11—缸体 12—后腔 14、15—进油孔 16—定位圈 17—前腔 18—补偿孔 19—回油孔

图10-22 双活塞式制动轮缸的分解图

1—缸体 2—活塞 3—皮碗 4—弹簧 5—顶块 6—防护罩

3.制动轮缸

制动轮缸的作用是将主缸传来的液压力转变为使制动蹄张开的机械推力。由于车轮制动器的结构不同，轮缸的数目和结构形式也不同。制动轮缸通常分为双活塞式和单活塞式两种。

（1）双活塞式制动轮缸 上海桑塔纳轿车采用的是双活塞式制动轮缸，结构如图10-22所示。缸体用螺栓固定在制动底板上，缸内有两个活塞，两个刃口相对的密封皮碗利用弹簧分别压靠在两活塞上，以保持两皮碗之间的进油孔畅通。活塞外端凸台孔内压有顶块与制动蹄的上端抵紧。缸体两端的防尘罩用以防止尘土和水分进入，以免活塞与缸体产生腐蚀而卡死。缸体上方装有放气阀，以排放轮缸中的空气。

（2）单活塞式制动轮缸 北京BJ2020N型汽车前制动器配用单活塞制动轮缸。为缩小轴向尺寸，液腔密封采用装在活塞导向面上的皮圈。进油间隙靠活塞端面的凸台保持。单活塞式制动轮缸多用于单向助势平衡式车轮制动器，目前趋于淘汰，如图10-23所示。(www.xing528.com)

4.真空液压制动传动装置

真空液压制动传动装置就是在人力液压制动传动机构的基础上，加装一套以发动机工作时在进气管中产生的真空度（或利用真空泵】为力源的动力制动传动装置。它可以提高汽车制动性能，减轻驾驶人的劳动强度。这种传动装置有真空增压式和真空助力式两种。真空增压式是利用真空度对制动主缸输出的油液进行增压，因此它装在制动主缸之后；真空助力式是利用真空度对制动踏板进行助力，因此它装在制动踏板与制动主缸之间。

(1)真空增压式液压制动传动装置

1)图10-24所示为装有真空增压器的液压制动系，即真空增压式液压制动传动装置。它比人力液压制动系多一个真空增压器，一套由真空单向阀、真空筒和真空管道组成的增压系统。真空源来自发动机进气管。

图10-23 单活塞式制动轮缸

1—密封圈 2—缸体 3—顶块 4—防护罩 5—活塞 6—进油管接头 7—放气阀

图10-24 真空增压式液压制动传动装置

1—进气管2—单向阀3—真空筒4—控制阀5—真空伺服气室 6—增压缸7—双活塞安全缸8—制动主缸9—车轮制动器 A—发动机B—真空泵C—单向阀

2）真空筒3和真空管道组成的真空增压系统。真空源来自发动机进气管1。

（2）工作原理 在制动时，汽车发动机处于怠速状态，其进气管内真空度很高，此真空度经真空单向阀2传入真空筒3，使筒中具有一定的真空度，作为制动加力的力源。当踩下制动踏板时，从制动主缸8中压出的制动油液先进入增压缸6，液压力由此一面传入前、后制动轮缸，一面又作用于控制阀4，使真空伺服气室5起作用，进而对增压缸进行增压，使增压缸和轮缸液压增高。单向阀2的作用是，当进气管真空度高于真空筒的真空度时，单向阀被吸开，将真空筒及真空伺服气室内的空气抽出。当发动机熄火或进气管真空度低于真空筒真空度时，单向阀关闭，以保证发动机不工作时也能进行几次增压制动。

（3）真空增压器 真空增压器的结构如图10-25所示。它由真空伺服气室、控制阀和增压缸等组成，其工作原理如图10-26所示。当踩下制动踏板时，制动液压油从制动主缸流入增压缸，此时球阀11处于关闭状态，所以制动液压油可由增压缸上的孔进入各制动轮缸。与此同时，进入到增压缸的压力油还作用在控制阀活塞6上，推动控制阀膜片上移，将真空阀3关闭，使控制阀上腔A与下腔B隔绝。然后打开空气阀1，空气便进入控制阀上腔A和伺服气室右腔D，如图10-26a所示，使其压力升高，而控制阀下腔B和伺服气室左腔C的真空度保持不变。在C、D两腔压力差作用下，伺服气室膜片19带动推杆14向左移动，使球阀11抵靠在增压缸活塞7的阀座上，并使制动主缸与增压缸左腔隔绝。这时作用在增压缸活塞上有两个力：一是制动主缸传来的液压作用力；另一个是推杆传来的推力。所以，增压缸左腔和各轮缸液压高于主缸液压，从而起到增压作用。

图10-25 真空增压器的结构

1—空气阀 2—阀门弹簧 3—真空阀 4—控制阀膜片回位弹簧 5—控制阀膜片 6—控制阀活塞 7—增压缸活塞 8—增压缸活塞回位弹簧 9—出油管接头 10—增压缸 11—球阀 12—活塞限位座 13—进油管接头 14—推杆 15—密封圈座 16—通气管 17—伺服气室前壳体 18—伺服气室后壳体 19—伺服气室膜片 20—伺服气室膜片回位弹簧 21—膜片托盘

在A、D两腔压力升高过程中，控制阀膜片和阀门组件不断下移，当A、D两腔真空度下降到一定数值时，空气阀关闭，此时真空度将保持在某一稳定值上。这一稳定值的大小取决于制动主缸压力，而制动主缸压力又取决于踏板力和制动踏板行程。

当松开制动踏板时，制动主缸液压力下降，控制阀的平衡状态被破坏。控制阀活塞及膜片座下移，真空阀开启，A、D两腔压力降低，D、C两腔压差减小，增压作用降低，制动强度减弱。当制动踏板完全放松时，所有运动件在各自回位弹簧作用下复位，A、B和C、D四腔又都具有一定的真空度，以备下次制动时使用。

5.真空助力式液压制动传动装置

（1）组成 真空助力器主要由真空伺服气室和控制阀组成，其结构如图10-27所示。

（2）工作原理 制动时，踩下制动踏板，踏板力推动控制阀推杆12和控制阀柱塞18向前移动，在消除柱塞与橡胶反作用盘7之间的间隙后，再继续推动制动主缸推杆2，主缸内的制动液压油以一定压力流入制动轮缸。与此同时，在阀门弹簧16的作用下，真空阀9也随之向前移动，直到压靠在膜片座8的阀座上，从而使通道A与B隔绝。进而空气阀10离开真空阀9而开启，空气经过滤环11、空气阀的开口和通道B充入伺服气室后腔。伺服气室前、后腔由于压差而产生推力，此推力通过膜片座8、橡胶反作用盘7推动制动主缸推杆2向前移动，此时制动主缸推杆上的作用力（即为踏板力）和伺服气室反作用盘推力的总和，使制动

图10-26 真空增压器工作示意图

a）踩下制动踏板 b）放松制动踏板

1—空气阀 2—真空阀 3—控制阀膜片 4—控制阀活塞 5—增压缸活塞 6—球阀 7—推杆 8—通气管 9—伺服气室膜片 10—伺服气室膜片回位弹簧

图10-27 真空助力器结构示意图

1—伺服气室前壳体 2—制动主缸推杆 3—密封圈 4—膜片回位弹簧 5—导向螺栓 6—控制阀 7—橡胶反作用盘 8—膜片座 9—真空阀 10—空气阀 11—过滤环 12—控制阀推杆 13—调整叉 14—毛毡过滤环 15—控制阀推杆弹簧 16—阀门弹簧 17—螺栓 18—控制阀柱塞 19—伺服气室后壳体 20—伺服气室膜片

主缸输出压力成倍增高。

解除制动时，控制阀推杆弹簧15使控制阀推杆12和空气阀10向右移动，真空阀9离开膜片座8上阀座，真空阀9开启。伺服气室前、后腔相通，均为真空状态。膜片座8和膜片20在回位弹簧4作用下回位，制动主缸解除制动。