盘式制动器的结构及原理分析
盘式制动器
第一节 盘式制动器简介
一、盘式制动器又称为碟式制动器，是取其形状而得名。它由液压控制，主要零部件有制动盘、制动分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轴上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上。制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧。分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动。这种制动器散热快，重量轻，构造简单，调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，加速通风散热提高制动效率，这样的盘式制动器又称为通风盘式制动器，由于其制造成本较高，一般只用于四轮盘式制动轿车的前。
第二节 盘式制动器的结构及原理
一、盘式制动系统的基础零件是制动盘，轮毂和制动卡钳组件。制动盘为停止车轮转动提供摩擦表面。车轮通过双头螺栓和带突缘的螺母装到制动盘毂上。毂内有允许车轮转动的轴承。制动盘的每一面都有加工过的制动表面。
二、液压元件装在制动卡钳内。制动卡钳装到车辆上时，它跨骑在制动盘和轮毂的外径处。进行制动时，靠主缸的液压力，制动卡钳内的活塞被迫外移。活塞压力通过摩擦块或制动蹄夹住制动盘。由于施加在制动盘两侧的液压力是方向相反，大小相等的，制动盘不会变形，除非制动过猛或持续加压。
三、制动表面的摩擦能生成热。由于制动盘在转动。表面没有遮盖，热很容易散出去。由于迅速冷却的特性，即使在持续猛烈的制动之后，盘式制动器比抗制动衰退的鼓式制动器工作得要好。许多车辆前部采用盘式制动器的主要理由就是它的抗制动衰退性好和停车平稳。
第三章 鼓式制动器
第一节 鼓式制动器简介
一、鼓式制动器是最早形式的汽车制动器，当盘式制动器还没有出现前，它已广泛用于各类汽车上。但由于结构问题，在近30年中，它在轿车领域已逐步让位给盘式制动器。不过由于成本较低，目前它仍然在一些经济类轿车中使用，主要用于制动负荷较小的后轮和驻车制动。
二、轿车鼓式制动器一般用于后轮（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。这是一个机械系统，它完全与车上制动液压系统是分离的：利用手操纵杆或驻车踏板（美式车）拉紧钢拉索，操纵鼓式制动器的杠件扩展制动蹄，起到停车制动作用，使得汽车不会溜动；松开钢拉索，回位弹簧使制动蹄恢复原位，制动力消失。
第二节 鼓式制动器的结构与原理
一、鼓式制动器总成的主要部件有：制动鼓和轮毂总成，制动底板，液压轮缸，制动蹄回位弹簧，调节机构和驻车制动机构。制动鼓的内圆周是一加工过的制动表面。车轮通过带耳螺母和双头螺栓安装到制动鼓轮毂上。该轮毂安装在允许车轮总成转动的车轮轴承上。
二、液压摩擦组件连接到与车轴总成相连的制动底板上。制动鼓围绕这些组件旋转。
当施加制动力时，通过来自制动主缸的压力迫使轮缸里的活塞向外移动。活塞上的压力传递到制动蹄上，致使制动蹄压靠到轴销上并进行旋转着的制动鼓。通过这种作用，制动蹄紧紧地顶靠制动鼓来提供制动作用。
三、制动鼓表面能上的摩擦能产生热量。当制动鼓随车轮转动时，这热量便散失到空气中。一些制动器有散热片使其散热更容易。制动底板是钢性金属板，用来安装各种组件。它的作用像一盖板容纳制动器组件和防止这些组件被路面飞溅的泥水弄脏。
第四章 防抱死制动系统（ABS）
第一节 ABS的发展历史及简介
一、ABS是一项在80年代末才兴起应用的新技术，现在已经成为一般轿车的必装件了。 据统计，汽车突然遇到情况发刹车时，百分之九十以上的驾驶者往往会一脚将刹车踏板踩到底来个急刹车，这时候的车子十分容易产生滑移并发生侧滑，即人们俗称的“甩尾”，这是一种非常容易造成车祸的现象。造成汽车侧滑的原因很多，例如行驶速度，地面状况，轮胎结构等都会造成侧滑，但最根本的原因是汽车在紧急制动时车轮轮胎与地面的滚动摩擦会突然变为滑动摩擦，轮胎的抓地力几乎丧失，此时此刻驾驶者尽管扭动方向盘也会无济于事。针对这种产生侧滑现象的根本原因，汽车专家就研制出车用ABS这样一套防滑制动装置。
二、汽车防抱死制动系统有许多类型，现在常见是四通道ABS系统和三通道ABS类型。这些类型的防抱死制动系统的传感器通过检测车轮的转速以调整液压来防止车轮抱死。有人以为汽车装配 ABS就以为开车可以随意性，盲目开快车也不怕，这是非常错误的认识。汽车安装了ABS在制动的效果方面比没有安装 ABS理想，这是肯定的，但ABS也只能在一定的条件下，才能充分发挥它的作用。例如在湿滑的道路上突然刹车，ABS系统可以使驾驶员能够保持车辆行驶平稳，在较短的距离内将汽车刹住。但在不湿滑的路面上，一般不能缩短刹车距离，但可以减少和避免“甩尾”现象。路面的测试研究表明，在沙石路或其他松软的路面上，ABS系统甚至会增大车辆的刹车距离，因为刹车距离的长短与路面的摩擦系数和轮胎有关。因此，为了有效减小刹车距离，许多汽车上都安装有EBD（Electric Brakeforce Distribution），中文译“电子制动力分配”。EBD在ABS动作之前巳经根据车辆载荷平衡了车轮的地面抓地力，对后轮的制动力进行合理分配，可以有效地缩短汽车制动距离，实际上起到ABS的增补功能。因此许多汽车都有“ABS＋EBD”的装置，改善和提高ABS的功效。现在汽车装配的ABS是一种电控装置，它只能机械地按照巳经编制好的程序来执行动作。如果驾驶者不了解ABS的功能，很可能事与愿违。汽车制动时ABS用点刹方式可以防止车辆在制动时丧失转向能力，起到控制车辆制动状态时的作用。但根本起到操纵作用是驾驶者，当驾驶者在紧急情况下猛踩制动踏板的同时又急扭方向盘（许多经验不足或惊慌失措者的本能动作往往是急扭方向盘）。如果车辆没有安装ABS导致制动系统抱死，对方向盘的过激反应就不会起作用，此时驾驶者不能通过方向盘来控制车辆移动的方向；但如果安装了ABS系统让驾驶者能够控制方向盘，那么在慌乱的情况下对方向盘的过激反应就会使情况变得更糟。由于突然急扭方向盘，往往会令汽车突然产生侧滑而发生事故。美国高速公路安全管理协会（NHTSA）通过测试认为，安装有ESP对驾驶者控制车辆可以有很大帮助。ESP（电控行驶平稳系统，英文全称Electronic Stabilty Program）包含ABS及ASR，是这两种系统功能上的延伸，它能防止车轮在制动时抱死和在启动时打滑。ESP不断地测检车辆的行驶状态，当发生紧急情况时它会迅速反应，通过液压调节器调节每个车轮的制动压力和干预发动机的牵引力，以降低车辆的侧滑危险。有研究表明，ESP能使交通事故降低50%。ABS防抱死系统专题：从ABS到ASR、ESP
三、10前年，如果轿车安装有ABS（防抱死制动系统），不但说明该车的安全性能出类拔萃，而且档次也相当高级。今天，安装ABS的轿车已经相当普遍，经济型车也安装有ABS。随着对汽车安全性能的要求越来越高，一些中、高档级的轿车已经不满足于ABS，还安装了ASR（驱动防滑系统，又称牵引力控制系统）或者ESP（电控行驶平稳系统），使汽车的安全性能进一步提高。 ASR的作用是当汽车加速时将滑动率控制在一定的范围内，从而防止驱动轮快速滑动。它的功能一是提高牵引力；二是保持汽车的行驶稳定。行驶在易滑的路面上，没有ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑；如是后驱动的车辆容易甩尾，如是前驱动的车辆容易方向失控。有ASR时，汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象。在转弯时，如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移，当有ASR时就会使车辆沿着正确的路线转向。
第二节 ABS的结构及原理
一、ABS系统能够防止车轮抱死，具有制动时方向稳定性好、制动时仍有转向能力、缩短制动距离等优点。富利卡ABS系统，是三通道的ABS调节回路，前轮单独调节，后轮则以两轮中地面附着系数低的一侧为依据统一调节。ABS系统主要由ABS控制器 (包括电子控制单元、液压单元、液压泵等)、四个车轮转速传感器、ABS故障警告灯、制动警告灯等组成。
二、ABS系统的基本工作原理是:汽车在制动过程中， 车轮转速传感器不断把各个车轮的转速信号及时输送给ABS电子控制单元(ECU),ABS ECU根据设定的控制逻辑对4个转速传感器输入的信号进行处理，计算汽车的参考车速、各车轮速度和减速度，确定各车轮的滑移率。如果某个车轮的滑移率超过设定值，ABS ECU就发出指令控制液压控制单元，使该车轮制动轮缸中的制动压力减小;如果某个车轮的滑移率还没达到设定值，ABS ECU就控制液压单元，使该车轮的制动压力增大;如果某个车轮的滑移率接近于设定值时，ABS ECU就控制液压控制单元，使该车轮制动压力保持一定。从而使各个车轮的滑移率保持在理想的范围之内，防止4个车轮完全抱死。 在制动过程中，如果车轮没有抱死趋势，ABS系统将不参与制动压力控制，此时制动过程与常规制动系统相同。如果ABS出现故障，电子控制单元将不再对液压单元进行控制，并将仪表板上的ABS故障警告灯点亮，向驾驶员发出警告信号，此时ABS不起作用，制动过程将与没有ABS的常规制动系统的工作相从汽车使用性能上来说，防抱死制动系统控制效果的优劣主要取决于系统的控制方式和控制通道类型等方面，但无论如何，汽车上所采用的ABS系统一般均具有以下的控制共性：
在制动过程中，只有当车轮趋于抱死时，ABS系统才起作用，此前保持常规制动状态。
ABS系统只在车速超过一定值时才起作用。
ABS系统具有自诊断功能，以确保系统出现故障时，常规制动系统仍能正常工作。
ABS对车轮制动压力的调节通常可以采用以下两种方式进行。
双参数感测控制。该方法同时利用两种传感器获得车速和车轮转速信号，并按照一定的控制方法由计算机控制制动系统工作。由于目前测取车速信号需借助多普勒雷达作为传感器，价格较高，故实际使用较少。
单参数感测控制。此方法仅仅利用车轮转速传感器获取车轮转速信号，通过计算机，依靠某种计算方法估算出汽车速度、加速度信号，根据这些数据由计算机控制制动系统工作。由于这种方法性能价格比较好，故得到了广泛的使用。
三、ABS控制过程的图解
在计算机控制过程中，为了提高控制效率和加快控制收敛速度，各国研究人员提出了许多控制方法，如：逻辑门限控制法、滑动模态变结构控制法、最优控制法和模糊控制法等。它们在实现控制的系统结构难度上、系统制造成本上、自身控制速度上各有不同，其中以逻辑门限控制方法使用最广泛。
该控制方式以车轮减速度和车轮加速度为控制参数，在ECU中预先设定好车轮加、减速度门槛值，并以参考滑动率和参考速度为辅助控制参数，对制动过程实施控制。
在制动开始阶段，轮缸压力快速上升，车轮减速度很快超出门槛值，电磁阀从升压切换到保压状态，同时，以控制起始时刻的车轮角速度作为初始参考速度，计算出制动控制的参考车速，并以该参考车速和车轮角速度为依据，计算出参考滑动率门槛曲线。在保压阶段，轮速继续下降，当轮速降到低于滑动率门槛值时，电磁阀由保压切换到减压状态。在减压过程中，轮速在一段时间以后会开始上升，当车轮减速度减小，逐渐越过减速度门槛值时，系统又进人保压状态。若在规定的保压时间内，车轮加速度不超过加速度门槛值，则判定此时路面属于低附着系数情况，以另外方式实施以后的控制。若可超过加速度门槛值，则继续保压。为了适应不同附着系数的路况需要，在加速度门槛值的上方又设定了一道旨在识别大附着系数路面的第二加速度门槛值。当角加速度超过了第二门槛值时，则要对轮缸实施增压，直至车轮加速度低于该门槛值后，再行保压措施，直到车轮减速度再次低于第一加速度门槛值。随后的升压过程中，一般采用比初始增压慢得多的上升梯度，电磁阀在增压和保压之间不断切换，直至车轮减速度再次向下穿过减速度门槛值。以后相类似地重复上述调节过程。
由此可以看出，ABS控制过程实际上就是利用制动压力调节系统对制动管路油压高速地进行“增压一保压一减压”的循环调节过程。近年来，随着控制和执行元件技术的日益进步，这种调节循环的工作频率通常可达15－20次／秒
