汽车底盘液压制动系统的结构和工作原理

普通制动系统有行车制动和驻车制动两套制动系统。行车制动系统由发动机真空助力器、制动管路、制动器、液压制动主缸、轮缸及制动压力调节装置等组成。

1.液压制动传动装置布置形式

目前汽车制动系统必须采用双回路制动系统，双回路制动系统在一侧回路失效时，仍能提供部分制动力。液压制动传动装置布置形式通常是按车桥或车轮划分。

（1）前、后轴布置 如图5-2所示，制动主缸前、后腔通过各自的管路分别控制前桥和后桥的制动器。当一套管路失效时，另一套管路仍能保持一定的制动效能。但前、后桥制动力的分配比值被改变，因此制动效能低于正常时的50%。这种布置方式常用于发动机前置、后驱的汽车。

（2）对角布置 如图5-3所示，这种布置一般用于发动机前置、前轮驱动的轿车。此类汽车前轮偏重，前轮应有更大的制动力，用前、后轴布置时，如果前轮制动失灵，后轮制动力会不足。对角布置就是主缸前、后腔通过各自的管路分别控制前、后桥对角轮的制动器。

图5-2 前、后轴布置

Δ—自由间隙 A—自由行程 B—有效行程

当任一管路失效时，前、后轴制动力分配比值保持不变，因此剩余的总制动力能保持在正常值的50%。

（3）双回路布置 这种布置方式只适合装有两轮缸制动器的汽车，如图5-4所示，双回路布置主缸前、后腔通过各自的管路分别控制各车轮制动器中的一个轮缸。当一套管路失效时，另一套管路仍能使前、后制动器保持一定的制动效能。制动效能为正常时的50%。

图5-3 前、后轮制动器对角布置

图5-4 双回路布置液压制动系统

2.制动液

制动系统中充满油液，制动系统管路中不能有空气侵入，否则将引起系统失效。早期多使用植物制动液，由50%左右的蓖麻油和50%左右的溶剂（丁醇、酒精、甘油）配成。然而，植物制动液的汽化温度不够高，低温下易凝结，蓖麻油又是贵重的化工原料，因此植物制动液已逐渐被合成制动液和矿物制动液所取代。

合成制动液汽化温度高于190℃，在-35℃时，流动性也好，对金属无腐蚀，对橡胶无伤害，溶水性好，但成本高。矿物制动液溶水性差，使普通橡胶膨胀，高、低温性能好，对金属无腐蚀。

对制动液有以下要求：高温下不易汽化，否则会在管路中产生气阻现象，使制动系统失效；低温下有良好的流动性，否则会引起制动灵敏性下降和解除缓慢；不会使与之经常接触的零部件腐蚀，否则会使橡胶件发生膨胀变硬和金属零件生锈或损坏；对液压系统有良好的润滑作用；吸水性差而溶水性好，即使渗入其中的水汽也能均匀混合，否则会在制动液中形成大水泡，大大降低汽化温度。

使用制动液的注意事项：制动液不得和矿物油质的液体（油、汽油、清洗剂）相接触。矿物油将损坏制动装置的塞子和密封圈；制动液有毒，无论如何不允许用嘴从橡胶管中吸出制动液；制动液有腐蚀作用，不允许制动液和油漆相接触；制动液应保存在密封容器中，因为它具有吸湿性，能够吸收周围空气中的潮气，随着水分含量的增加沸点会下降，容易引起制动器失灵。

3.制动踏板

对于制动踏板一般有踏板力和踏板行程两方面的要求，如轿车的踏板力要小于350N，踏板行程小于150mm，载货车的踏板力要小于550N，踏板行程小于180mm。另外，驾驶汽车时，需要制动踏板有合适的路感。所谓制动踏板路感指在轮胎和路面间的附着力足够的情况下，汽车所受到制动力与踏板力呈线性关系的性能。

在不制动时，制动主缸的推杆与活塞之间应保持一定间隙，以保证活塞能够在回位弹簧作用下退到极限位置时胶碗不致堵住旁通孔。制动时，为了消除这一间隙所需的踏板行程称制动踏板自由行程，一般为5～20mm。

4.制动主缸

制动主缸也称为制动总泵，制动主缸的作用是将踏板的运动转变为液压压力，它由储存制动液的储液罐，以及产生液压压力的活塞和缸体等组成。

简单的制动主缸就像离合器液压操纵系统中的主缸，只不过有两个出油口而已。对采用简单制动主缸的制动系统来说，任何形式的制动液泄漏，都会造成整个系统失效。为减少这种危险，目前汽车大部分采用了串联双腔主缸的结构形式，这种主缸使用两套独立的液压制动系统。

如图5-5所示，串联双腔主缸右边与真空助力器推杆连接，上部与储液罐连接。主缸可以有两个单独的储油罐，或只有一个单分成两部分的油室，在储液罐的盖板中有一个用于压力平衡的通风孔。像两个单独的主缸头、尾相连一样，串联主缸有一个前活塞和一个后活塞。前活塞和后活塞安装在缸体内，前活塞前、后由回位弹簧支承，保持弹簧的区域作为压力室。主缸的每个腔都有进油孔、补偿孔和出油孔。

不工作时，活塞头部与胶碗应正好在补偿孔和进油孔之间。主要是在泄漏或气温变化引起活塞包围的腔和主缸腔的制动液收缩和膨胀，通过这两个孔维持平衡。

制动时，推动推杆而后推动活塞和胶碗，掩盖进油孔后，主缸内的液压开始建立，克服弹簧力后，推开油阀将制动液送到轮缸；解除制动后，踏板机构、主活塞、轮缸活塞在各自的回位弹簧作用下回位。

串联双腔主缸有两个独立的液压管路，任何一个管路出现故障不能工作，另一管路仍能继续工作。前腔管路失效时，在推杆作用下，尽管后活塞关闭了进油孔，但前腔泄漏导致不能形成压阻，因此后腔也不能迅速建立油压。但当前活塞被推至总泵左底部时，若继续踩下制动踏板，使后活塞继续向左推进，则后腔可以建立油压。后腔管路失效时，在推杆作用下，由于后腔不能形成压阻，后活塞将被向左顶靠在前活塞右端的钢板冲压垫片上。若继续踩下踏板，则前活塞可继续向左推进并在前腔管路中建立油压。当任一个管路失效时，制动踏板行程要比正常制动的踏板行程长。

图5-5 主缸

1—前活塞 2—补偿孔 3—进油孔 4—储液罐 5—后活塞 6、8、10—活塞胶碗 7、11—回位弹簧 9—限位螺钉 12—缸体

前回路或后回路卸压时，有一个告警开关会发出信号，或者储油罐的液面过低时发出警告，像离合器主缸一样，串联主缸也有活塞返回太快，制动液来不及迅速回位，从而产生低压区的问题。

5.真空助力器

驾驶人给制动踏板施加的力不足以使制动器快速达到足够的制动力，因此，需要助力器增大驾驶人施加的踏板力，形成较大的制动力。目前，轿车上广泛装用真空助力器作为制动助力器，利用发动机进气管处的真空度来帮助驾驶人操纵制动踏板。主缸的推杆由踏板和真空助力器共同推动，只需最小的踏板力就可以产生较大的制动力。根据真空助力膜片的多少，真空助力器分为单膜片式和串联膜片式两种真空助力器。国产轿车一般采用单膜片式真空助力器。

真空助力器安装在制动踏板和制动主缸之间，真空助力器有一个膜片由大气压和发动机进气歧管中真空度之间的压力差操作。柴油发动机驱动的汽车上，进气歧管真空度不足以用于制动力，可通过真空泵产生真空用于制动。

如图5-6和图5-7所示，真空助力器主要由前壳、后壳、膜片板、阀体、输入杆、空气阀和真空阀等组成。输入杆的作用是将踏板力传递到输出杆，并起动提升阀密封件，输出杆利用输入杆的移动和助力活塞的力将力作用到主泵活塞上。前壳和后壳用于形成泵体并形成前、后气室，前、后气室通过通风孔相通。膜片板和阀体使用发动机真空度和大气压之间的压力差产生推动输出杆的力。空气阀用于控制外界空气与真空助力器后气室导通。真空阀用于控制前、后气室的导通。

图5-6 真空助力器示意图

1—发动机进气歧管 2—通风孔 3—真空阀 4—空气阀 5—输入杆 6—后气室 7—动力活塞（膜片板） 8—前气室 9—输出杆 10—主缸

图5-7 真空助力器结构图

1—膜片 2—动力活塞 3—通风孔 4—柱塞 5—提升阀回位弹簧 6—输入杆 7—提升阀密封件 8—反作用盘 9—后气室 10—前气室 11—真空管连接管及单向阀 12—输出杆 13—主缸活塞

如图5-8a所示，当制动踏板没有踩下时，真空助力器的工作情况如下：输入杆、助力活塞和输出杆被膜片回位弹簧强制移动到右侧。空气阀关闭，不让空气进入后气室，真空阀打开，前气室和后气室通过助力活塞中的通风孔相连。由于进气歧管中的真空度，两个气室拥有相等的真空度。

如图5-8b所示，当踩下制动踏板时，真空助力器的工作情况如下：起初膜片固定不动，来自踏板机构的操纵力推动输入杆和阀柱塞相对于膜片前移，真空阀关闭，连接前、后气室的通风孔被堵塞。当柱塞与反作用盘之间的间隙消除后，操纵力便经反作用盘传给制动主缸推杆。

如图5-8c所示，继续踩下踏板时，输入杆和提升阀密封件移动到左侧，真空阀关闭，通风孔被堵塞。输入杆进一步移动从而推动阀柱塞，并强制空气阀打开，空气进入后气室。这样前、后气室之间的压力差产生的作用力，便克服膜片回位弹簧的作用力，将助力活塞移动到左侧，助力活塞的向左移动会推动输出杆，产生要求的液压力。

维持制动时，踏板踩下停在某一位置，开始由于膜片两边压力差还在增加而继续左移，但此时阀芯停止向左移动，这时在反作用盘的反力作用下，空气阀和真空阀向右移动，结果关闭大气通道，使空气阀和真空阀处于平衡位置，从而使膜片前、后气室压差保持不变，且与主缸已建立的油压平衡，起到制动助力作用。

当制动踏板松开时，在回位弹簧的作用下，输出杆、助力活塞和输入杆返回其原始位置。真空助力器停止助力。

图5-8 真空助力器工作情况

1—通风孔 2—真空阀 3—提升阀回位弹簧 4—输入杆 5—空气阀 6—柱塞 7—柱塞止动块 8—反作用盘

有些助力器采用两个串联膜片同时工作，即串列式真空助力器，这样可以获得更大的助力。

如果真空助力器或真空管路出现故障，真空助力器将不能起到助力作用，汽车可以按照没有助力器的情况正常制动，这时驾驶人将需要较大的力，才能踩下制动踏板。

6.制动轮缸

制动轮缸的作用是将液压能转变为制动蹄（制动片）的机械促动力，通常鼓式制动器轮缸使制动片张开，盘式制动器轮缸使制动片压紧。

制动轮缸主要分为双活塞式和单活塞式制动轮缸两类。双活塞式制动轮缸应用于领从蹄式制动器、双向双领蹄式制动器和双向增力式制动器。鼓式制动器中使用单活塞式轮缸，多用于单向双领蹄式制动器，目前极少使用。

鼓式制动器和盘式制动器的轮缸结构完全不同，但是其工作原理是相同的。如图5-9所示，鼓式制动器双活塞式轮缸由缸体、活塞、油封和排气螺钉等组成。缸体位于两个制动蹄之间，它用螺栓固定在制动底板上，缸内有两个铝合金制成的活塞，两个刃口相对的活塞油封由弹簧压靠在两个活塞上，以保持两胶碗之间的进油孔畅通。活塞外端与制动蹄配合，缸体两端的防尘罩用于防止尘土和水分进入，以免活塞与缸体腐蚀而卡死。

7.鼓式车轮制动器

制动器是用来产生阻碍汽车运动或运动趋势的力的部件。汽车上一般使用的是摩擦制动器，即利用固定元件与旋转元件的工作表面摩擦来产生制动力的制动器。制动器由带制动蹄片的制动蹄和制动鼓及其他零部件组成。制动蹄安装在制动底板上，为不动件；制动鼓与车轮一起旋转。

鼓式制动器指摩擦副为旋转的制动鼓和固定不动的制动蹄（或制动带）；盘式制动器指摩擦副为旋转的制动盘和固定不动的制动钳。一般乘用车中，前、后轮的制动装置往往是不一样的。如果四轮都是盘式制动器，前轮多采用通风盘制动，后轮多采用普通盘制动；如果四轮是盘式与鼓式制动器混用，前轮采用盘式制动，后轮采用鼓式制动。

图5-9 鼓式制动器双活塞式轮缸

1—防尘罩 2—活塞 3—胶碗 4—弹簧 5—缸体 6—排气螺钉 7—排气螺钉防尘帽 8—固定螺钉

轿车鼓式制动器的结构问题，使它在制动过程中散热性能和排水性能差，容易导致制动效率下降，一般用于后轮（前轮用盘式制动器）。鼓式制动器除了成本比较低之外，还有一个好处，就是便于与驻车（停车）制动组合在一起，凡是后轮为鼓式制动器的轿车，其驻车制动器也组合在后轮制动器上。

图5-10 领从蹄制动器示意图

1—领蹄 2—制动轮缸 3—制动鼓 4—从蹄 5、6—支承销

鼓式车轮制动器按制动时两制动蹄对制动鼓作用的径向力是否平衡，分为平衡式车轮制动器和非平衡式车轮制动器。按汽车倒车制动时制动效能与汽车前进制动时是否相同，分为对称式和非对称式车轮制动器。按制动活塞施加在制动蹄上的力，分为等促动力制动器和不等促动力制动器（自增力制动器）。按领蹄和从蹄的数量，分为双领蹄制动器、领从蹄制动器和双从蹄制动器。领蹄指汽车制动时，张开时旋转方向与制动鼓旋转方向相同的制动蹄（具有增势作用）；从蹄指汽车制动时，张开时旋转方向与制动鼓旋转方向相反的制动蹄（具有减势作用）。

（1）领从蹄制动器 领从蹄制动器发展较早，其效能及效能稳定性均居于中游，且有结构较简单等优点，故目前仍广泛应用于各种汽车。

领从蹄制动器的结构如图5-10所示，双活塞式制动轮缸安装在轮缸上，带摩擦衬片的制动蹄上端在制动时承受制动轮缸的推力，底端支承在支承销上。

当车辆向前移动时，制动鼓逆时针旋转。制动时，压力作用到轮缸上，领蹄受到制动轮缸产生的促动力F_S。制动蹄的前部以支承销作为支点，而上部在活塞的帮助下张开，这导致制动衬片和制动鼓之间的摩擦。制动鼓对领蹄的作用力F_N1和F_T1，F_T1与促动力F_S产生的绕制动蹄支承销的力矩同向，制动蹄的前部沿制动鼓被拉伸，使领蹄压得更紧，法向力F_N1增加，这表明领蹄具有增势作用。

制动时，从蹄也受到制动轮缸产生的促动力F_S，从蹄被推到制动鼓上。制动鼓对领蹄的作用力F_N2和F_T2，F_T2与促动力F_S产生的绕制动蹄支承销的力矩反向，制动蹄以支承销为中心，朝内侧被向后拉，使从蹄减势，法向力F_N2减小，从蹄具有减势作用。

图5-11 单向双领蹄式制动器示意图（非对称平衡式）

1、2—支点

在倒车时领蹄和从蹄的作用相反，右侧制动蹄变为领蹄，左侧制动蹄变为从蹄，工作原理与前行时相同。

领从蹄制动器结构简单，只用一个促动力装置；制动蹄片给制动鼓的法向反力不平衡，是非平衡式制动器。在汽车倒车时领从蹄功能互换，且制动效能相等。制动效能的稳定性较好。

（2）双领蹄制动器 双领蹄制动器分为单向双领蹄式制动器和双向双领蹄式制动器，前者是非对称平衡式，后者是对称平衡式。

如图5-11所示，单向双领蹄式制动器在车轮正向旋转时，制动蹄均为领蹄。两制动蹄的两法向力F_N1和F_N2相等，都具有增势作用。倒车时和前行时制动效能不同，由双领蹄变成双从蹄，并且将制动力减小到大约为前行制动时的1/3。

双向双领蹄式制动器，主要用于大型载货车和客车的前轮制动器，其前进、倒车制动效能一样，法向力F_N1和F_N2相等。

双向双领蹄式制动器的结构和单向双领蹄式制动器类似，只是以双活塞式轮缸代替了单活塞式轮缸。制动蹄两端都采用浮动式支承，而非单向双领蹄式制动器中的支承销。汽车前行制动时，在上、下制动轮缸的作用下，两个制动蹄都压靠在制动鼓上。旋转中的制动鼓带动两制动蹄转动，这时两个制动蹄分别将两轮缸中的一端活塞推回，直至顶靠着轮缸端面为止，成为刚性接触。于是两个制动蹄工作同单向双领蹄式制动器前行制动时一样，可以增势。同理，倒车制动时，两个制动蹄也能增势，其制动效能相同，如图5-12所示。

（3）单向双从蹄式制动器 如图5-13所示，双从蹄式制动器在车轮正向旋转时，制动蹄均为从蹄。单向双从蹄式制动器前进、倒车制动效能不同，由双从蹄变成双领蹄，两制动蹄的两法向力F_N1和F_N2相等。

双从蹄式制动器与双领蹄式很相似，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，但其效能对摩擦因数变化的敏感程度较小，即具有良好的制动效能稳定性。

图5-12 双向双领蹄式制动器（对称平衡式）

图5-13 单向双从蹄式制动器（非对称平衡式）

图5-14 单向自增力式制动器(www.xing528.com)

（4）自增力式制动器 自增力式制动器分为单向和双向自增力式制动器两种。

单向自增力式制动器前进制动效能不仅高于领从蹄式制动器，还高于双领蹄式制动器，但是倒车时整个制动器的制动效能比双从蹄式制动器的效能还低。单向自增力式制动器的原理可参照双向自增力式制动器，只是它所使用的轮缸是单活塞式轮缸。单向自增力式制动器只用于中、轻型汽车的前轮，因倒车制动时对前轮制动器效能的要求不高，如图5-14所示。

双向自增力式制动器属于对称平衡式制动器，在汽车前进和倒车时，其制动效能完全相同，都具有自增力作用。多用于轿车后轮，可兼作驻车制动器。双向自增力式制动器也有不足之处，制动力矩的增长在某些情况下过于急速，效能对摩擦因数依赖性大，效能的热稳定性差。

双向自增力式制动器的工作原理如图5-15所示，两制动蹄采用浮动式支承方式，上端在复位弹簧的拉紧作用下紧靠支承销，下端与浮动的可调推杆连接。这种方式支承的制动蹄片可以使整个制动蹄向制动鼓的方向张开，又可沿支承部分移动。这种支承方式在制动时，制动蹄与制动鼓可以自动定心，保证两者有可能全面贴合。

汽车前行时，轮缸施加在两蹄上大小相等、方向相反的推力F_S。两制动蹄受F_S力后，离开支承销而压向制动鼓。当制动蹄和制动鼓接触后，两制动蹄在摩擦力的作用下，被制动鼓带动旋转，直到后蹄定靠在支承销上为止，然后制动蹄和制动鼓进一步压紧。此时，轮缸的推力和前蹄对后蹄的推力，以及浮动推杆施于后蹄的推力共同作用在后蹄上，比轮缸作用在后蹄上的推力F_S大2～3倍。

倒车时，制动器的工作原理与前行时相同，同样能起到增力作用。这种制动器后制动蹄上的摩擦衬片通常比前制动蹄上的摩擦衬片长，这是考虑到前进制动比倒车制动次数多、负荷大。

在基本结构参数和轮缸工作压力相同的条件下，双向自增力式制动器因对摩擦助势作用利用得最为充分，制动效能高于双领蹄式、领从蹄式、双从蹄式制动器。

一般制动蹄在不工作时的原始位置，摩擦制动蹄片与制动鼓应保留合适的间隙（0.25～0.5mm）。但在制动器工作过程中，摩擦片的不断磨损将导致制动器间隙逐渐增大。情况严重时，即使将制动踏板踩到下极限位置，也产生不了足够的制动力矩。因此制动鼓和制动器之间的间隙必须在合理的范围之内，过小的制动器间隙会导致制动解除不彻底，造成摩擦副拖磨。过大的间隙影响制动的灵敏度，使制动踏板行程太长，以致驾驶人操作不便，也会推迟制动器开始起作用的时刻。

鼓式制动器调整间隙的方法有手动调整和自动调整。目前，大多数轿车都装有制动器间隙自调装置，也有一些载货汽车仍采用手动调节装置。

图5-15 双向自增力式制动器

1—前制动蹄 2—顶杆 3—后制动蹄 4—轮缸 5—支承销

使用限位摩擦环可以自动调整制动器间隙。如图5-16所示，限位摩擦环压入轮缸后，与轮缸壁的摩擦力可达400～500N。因为摩擦环和特殊结构的活塞之间有一定的间隙L，所以在轻踩制动踏板时，摩擦环无法移动，制动间隙也未能调整。一次完全制动后，轮缸液压将活塞连同摩擦环推出，解除制动后，制动蹄只能回复到与活塞处于新位置的限位摩擦环接触为止，因此，摩擦环与缸壁之间的这一不可逆转的轴向位移补偿了制动器的过量间隙，自动调整到间隙设定值。

有些制动器在推力板上安装楔杆来自动调整间隙，如图5-17所示。当制动间隙因蹄片磨损超过正常值时，位于推力板和制动蹄之间的楔杆在弹簧的拉力下移动，使制动蹄进一步向制动鼓方向张开，补偿摩擦片的磨损量。

如图5-18所示，常见鼓式制动器手动调节制动间隙装置由推杆、调节螺母和推杆套等组成。调节螺母带有一个齿轮，通过取下制动底板上的防尘胶，可以用螺钉旋具拨动调节螺栓的轮齿。调节螺母左端通过螺纹与推杆螺栓连接，右端套在推杆套上。拨动调节螺母上的轮齿，就可以改变推杆与调节螺母的位置，也就会改变推杆螺栓和推杆套的距离，即可改变制动间隙。

8.盘式车轮制动器

（1）盘式车轮制动器的特点 制动盘和轮缸暴露在空气中，散热能力强，制动性能的“热衰退”较轻，热稳定性好；抗“水衰退”能力强，沾水后在离心力的作用下很快被甩净，一般经一两次制动即可恢复正常；制动盘升温后沿厚度方向的热膨胀比鼓式的径向热膨胀小得多，间隙自调过度问题不易发生，也不会引起制动踏板行程过大；一般无摩擦助势作用，因此制动器效能受摩擦因数影响较小，效能稳定；结构简单，较易实现间隙自动调整，摩擦片更换方便且其他保养作业简单。

图5-16 带限位摩擦环的轮缸

1—制动蹄 2—摩擦环 3—活塞

图5-17 楔杆式自调装置

1—楔杆 2—推力板 3—驻车制动杠杆 4—浮式支承座 5—定位杆

图5-18 手动调节制动间隙装置

1—推杆螺栓 2—调节螺母 3—推杆套 4—螺钉旋具 5—底板

因无助势作用，盘式制动器的制动效能低，故要求管路液压比鼓式制动器的高，需在液压传动装置中加装制动加力装置（如真空助力器）和采用较大的制动轮缸；盘式制动器兼作驻车制动器时，需要加装复杂的传动装置，用在后轮时受到限制；难以避免尘污和锈蚀。

（2）盘式车轮制动器的结构和原理 盘式车轮制动器由制动钳和制动盘组成，制动钳又包括支架、钳体、活塞、密封圈、油封等元件。

如图5-19和图5-20所示，制动钳的钳体及活塞安装在制动盘的周围，软橡胶防尘罩的两端分别安装在活塞和钳体的槽里，施加制动时，防尘罩随活塞运动，这样可以防止水和碎屑进入活塞和泵之间。大多数活塞采用耐腐蚀的高规格钢材制造而成。在更靠里的内侧还有一个橡胶密封件固定在泵内壁的斜面内部。在保持液压压力的同时，橡胶密封件也作为自动调节装置。钳体上还安装了一个放气螺钉，松开放气螺钉时可以从系统中排出制动液和空气。

制动盘安装在轮毂上，它有两种形式，一种是实心式制动盘，另一种是通风式制动盘，由内带辐射式散热片的中空金属盘组成。通风式制动盘比实心式制动盘散热性能好，但成本更高。

汽车正常行驶时，制动片和制动盘之间有足够的间隙，因此制动片不会阻碍制动盘的旋转。在踩下制动踏板时，来自主缸的制动液进入制动钳的油缸（轮缸），推动活塞压向制动片，制动片向制动盘移动，然后夹紧制动盘，使制动盘减速。当松开制动踏板时，制动钳内的制动液回流到制动主缸，这时轮缸内的压力下降，活塞在回位装置的作用下回位。

图5-19 盘式制动器原理示意图

1—制动油管 2—制动钳 3—制动活塞 4—制动片 5—制动盘 6—万向节 7—轮毂

图5-20 盘式制动器结构图

1—制动底板 2、6、7、13—螺栓 3—制动软管 4—弹簧夹 5—制动管路 8—制动钳支架 9—制动盘 10—隔热板 11—制动钳壳体 12、16—支架 14—制动片 15—连接插头 17—放气螺钉

制动片由钢蹄片和摩擦片组成，通常钢蹄片和摩擦片采用铆接或黏接方式连接。很多制动片上装有磨损告警装置，用来提醒驾驶人需要及时更换蹄片和摩擦片。该装置的传感器有声音式、电子式和触觉式3种告警方式。

电子式传感器在摩擦片内预埋了电路的触点，当摩擦片磨损到触点外露接触制动盘时，导通相应的警告灯。触觉式传感器的告警方式是让踏板产生脉动，警告驾驶人更换制动片。声音式传感器如图5-21所示，制动片的背部有一个金属夹，当摩擦片磨损到一定量时，该金属夹与制动盘摩擦发出刺耳的噪声，作为摩擦片磨损警告。

随着制动摩擦片的磨损，制动摩擦片与活塞，或者制动摩擦片和制动盘之间的间隙就会增大，这会造成制动不灵敏，需要活塞能自动向前移动，来保持制动盘和制动摩擦片之间恒定的间隙。这种调节通常由活塞橡胶油封进行，如图5-22所示，活塞将压力作用到制动片上时，油封的矩形截面形状被改变。当松开制动踏板时，油封返回其原始形状，活塞仅回缩便足以保持制动盘和制动片之间设定距离的大小。随着摩擦片的磨损，活塞的移动增加，按照相同的方式，补偿和保持正确的间隙。

图5-21 制动片

1—金属夹 2—制动片 3—制动盘

图5-22 油封的回位作用

1—油封 2—缸体 3—活塞

（3）盘式车轮制动器的类型

盘式制动器根据制动盘固定在支架上的结构形式，可分为定钳盘式制动器和浮动钳盘式制动器，定钳盘式制动器又分为双活塞式和四活塞式制动器，浮动钳盘式制动器又可分为单活塞式和双活塞式制动器。

1）浮动钳盘式制动器。浮动钳盘式制动器的钳体固定点采用销或滑轨式设计，制动时钳体可以移动，故称为浮动钳盘式。浮动钳盘式制动器的轴向和径向尺寸较小，而且制动液受热汽化的机会较少，应用比定钳盘式制动器更广泛。

图5-23 浮动钳盘式制动器示意图

1—防尘套 2—缸体 3—油封 4—制动液 5—活塞 6—制动片 7—制动盘 A—制动时活塞移动方向 B—制动时制动钳移动方向 C—液压压力D—制动时外制动片所受推力

浮动钳盘式制动器的作用原理如图5-23所示，这种类型制动器的结构包括，随同车轮转动的制动盘、浮动型制动钳、活塞、制动片等。制动时，来自制动主缸的制动液使轮缸工作，轮缸工作时产生压力C，活塞朝向A移动，右侧制动片压在制动盘上。由于浮动卡钳体与轮缸固定在一起，且可在浮动卡钳支架上沿导向销做相对于制动盘的轴向滑动，轮缸活塞的制动液压反作用力将使轮缸与卡钳体一起向左移动，使左侧制动片也同时压向制动盘。两块制动片在轮缸压力的作用下，夹住制动盘，从而使车辆制动。

浮动钳盘式制动器的外侧无液压件，单侧的油缸结构不需要跨越制动盘的油道，不易产生气阻，因此尺寸较小，便于布置。但是浮动钳盘式制动器刚度较小，摩擦片易产生偏磨损。

2）定钳盘式制动器。定钳盘式制动器的制动钳固定在车桥上，制动盘的两侧均要设置促动装置。

如图5-24所示，制动时，制动油液由制动主缸经进油口进入钳体中两个相通的液压腔中，将两侧的制动块压向与车轮固定连接的制动盘，从而产生制动力。

这种制动器存在以下缺点：油缸较多，制动钳结构复杂；油缸分置于制动盘两侧，必须用跨越制动盘的钳内油道或外部油管来连通，这使得制动钳的尺寸过大；热负荷大时，油缸和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化，需要作驻车制动器时，结构更为复杂。

图5-24 定钳盘式制动器

1—制动片 2—活塞 3—连接油管4—钳体 5—制动盘

9.控制阀

最佳的制动并非是让汽车车轮抱死，相反，车轮抱死以后便会失去抗滑的能力；前轮抱死时，会使汽车失去方向操纵性，无法转向；后轮抱死而前轮滚动时，会使汽车失去方向稳定性，丧失了对侧向力的抵抗能力而产生后轴侧滑。要使汽车既能得到尽可能大的制动力，又能保持行驶方向的可操纵性和稳定性，即最佳制动状态，就必须使汽车前、后轮同时达到“抱死”的边缘（同步滑移，即同时抱死）。要达到最佳制动状态，前、后车轮制动力之比要等于前、后车轮对路面垂直载荷之比。

影响前、后车轮对路面垂直载荷的因素主要是汽车前、后轴的载荷。在制动过程中，汽车前、后轴载荷的变化对汽车制动影响非常大。由于汽车惯性力的作用，汽车受惯性影响向前冲，前轮载荷大幅度增大，后轮载荷大幅度减少。这使轴间的载荷重新分配。另外，发动机通常位于车辆前部，因此前部要比后部重，前轮的载荷会占汽车全部载荷的70%～80%。如果作用到所有4个轮胎上的制动力相等，后轮因为制动力过大将抱死。因此，需要使用制动力调节装置，在轴间的载荷变化时来调整制动力实现最佳制动状态的条件。常用来调节制动力的装置有限压阀、感载比例阀、惯性阀等。

（1）限压阀 限压阀安装在制动系统的后管路中，在后管路增加到一定的压力后，自动限制后轮制动力矩，避免后轮抱死。限压阀多用于质心高度与轴距的比值较大的轻型汽车。

图5-25 限压阀

1—阀盖 2—阀门 3—活塞 4—活塞密封圈 5—弹簧 6—阀体

限压阀的结构如图5-25所示，p₁为制动主缸输送来的压力，p₂为后制动轮缸的液压压力。在不制动时，限压阀阀体内有一个滑阀，它在弹簧作用下抵靠在阀体的左端，滑阀开启；当缓慢制动时，p₁较低，p₁作用在阀体活塞上的力不足以克服弹簧弹力和p₂作用在活塞上的压力和，这时滑阀还是开启；当p₁增长为开始限压的压力p_S时，作用在阀左端的压力大于右端的力，于是滑阀向右移动压缩弹簧，关闭主缸和轮缸的通道。于是只要p₁不降低，p₂值就不再增高。

（2）比例阀 比例阀一般串联在制动回路的后管路中，当前、后制动管路的压力p₁与p₂同步增长到一定值p_S后，会对p₂的增长加以限制，调节后制动器的制动力，实现平衡的前、后制动力分配比。

比例阀可以自动减小作用到后轮缸的液压力，比例阀可以安装在主缸内，也可以安装在主缸和轮缸的管路上，甚至安装在轮缸内。比例阀的结构如图5-26所示，主要由阀门、活塞和弹簧组成，活塞为两端承压面积不等的差径活塞结构。

图5-26 比例阀

1—阀门 2—活塞 3—弹簧

差径活塞的力平衡方程为

式中，F为弹簧弹力，A₁和A₂分别为p₁和p₂作用在活塞上的截面积，受活塞直径D和d影响。超过平衡状态后，p₁大于p₂，调节阀门的开度减小，对p₂的增长加以限制，减小其增量。

（3）感载比例阀 液压感载比例阀可以根据汽车负载，使传感器弹簧的长度发生变化，这种传感器的弹簧长度变化用于改变压力降的分离点。

感载比例阀用于控制来自主缸的制动液压力，以响应汽车负载状况，以防后轮早期抱死，并保证制动过程中的方向稳定性。

汽车空载时，连杆将阀部分关闭，减少至后制动器的油压。汽车承受一定的载荷时，重量将汽车后端压下。此时连杆也受到压缩，致使阀开启，从而增大至后制动器的压力。这样在任何情况下，可以保证汽车具有正确的前、后制动力分配比。如图5-27所示，感载比例阀由比例阀和感载控制机构组成，感载比例阀的内部结构与比例阀类似，只是弹簧的预紧度随载荷改变而已。

10.主动式制动助力器

图5-27 感载比例阀

1—螺塞 2—阀门 3—阀体 4—活塞 5—连杆 6—感载拉力弹簧 7—摇臂 8—后悬架横向稳定杆

主动式制动助力器的任务是在驾驶人未踩下制动踏板的情况下建立制动压力，在电控行车稳定系统（ESP）中拥有该功能，快速建立制动压力对于防侧翻稳定调节和车辆转向过度时ESP干预来说至关重要。通过控制主动式制动助力器在ESP泵的吸气侧建立起压力，由于ESP泵的输出功率升高，建立制动压力的速度更加迅速。奥迪Q7主动式制动助力器的结构如图5-28所示。

图5-28 奥迪Q7主动式制动助力器的结构示意图

与传统助力器不同，主动式制动助力器中集成了一个电磁控制阀，阀体通过一个比例电磁阀进行操控，电磁阀由ESP控制单元进行控制，通过主动式制动助力器中的释放开关识别驾驶人是否踩下或松开制动器。释放开关设计为一个双向开关，准确提供驾驶人的操作动作达到迅速建立制动压力的目的。