一 、气压盘式制动器 ADB(Air Disc Brake)概述
随着我国公路交通条件的改善,高等级公路的发展,车辆性能的不断提高,液压盘式制动器以其具有的整体结构简单、质量轻、制动噪声小、散热快、制动间隙小以及维护简单等众多优于鼓式制动器的特点,作为新型的能提高汽车主动安全性的产品已经在轿车、微型车、轻卡、SUV 及皮卡车上得到快速的推广和应用,在提高整车性能、保障安全、提高乘车者的舒适性等方面都发挥了很大的作用。随着世界各国汽车安全标准的不断强化,中重型商用车制动系统也开始向盘式制动器过渡,技术性更高的气压盘式制动器 ADB(如图 1 所示)将逐步取代气压鼓式制动器。
1)气压盘式制动器基本组成:如图 2 所示,气压盘式制动器主要由制动钳、制动钳支架、制动盘、摩擦片等几个主要部分组成。制动钳总成包括钳体、导向机构、传动机构、自调机构、气室座等部分。
2)各组成部分的功能如下:
①钳体支架固定在转向节或半轴套管上,起支撑整个制动器的作用。
②摩擦衬片总成放置于钳体支架上并可以在支架上沿轴向滑动,且有卡簧将其保持在钳体和钳体支架之间不致脱落。制动时内外摩擦衬片将制动盘夹紧产生制动作用。
③钳体作为导向机构、传动机构以及气室支架的支撑体,承受制动时的夹紧反力。
④导向机构的作用是保持制动时钳体沿其轴向移动的方向性,进而保证摩擦衬片和制动盘的良好接触。
⑤传动机构包括制动臂、连接件、推盘以及自调机构。其作用是将气室推杆的推力转化为摩擦面的正压力。
⑥自调机构在摩擦片和制动盘发生磨损引起制动间隙过大时能够自动将间隙调整到合适大小。
⑦气室座既是气室支座,又是制动臂的支点。
⑧同步机构的作用是在自调机构发生作用时保证 2 个推盘的动作一致性。从而保证摩擦衬片和制动盘的良好接触,不致发生偏磨。
1)制动:如图 3 所示,制动时,气室顶杆推动压力臂转动。压力臂转动输出制动位移的同时实现制动力增力,然后把制动位移和增力后的制动力传递给基准座。由基准座传递给螺杆,螺杆通过推板推动内摩擦片,消除内摩擦片与制动盘之间的间隙,同时由于反作用力的作用,制动钳体向里移动,带动外摩擦片也与制动盘贴合,从而内外摩擦片抱住制动盘,实现制动。
2)制动回位:如图 3 所示,当松开制动踏板后,气室气压释放,在回位弹簧的作用下,基准座带动螺杆回到初始位置。这样保证制动盘和摩擦片之间存在一定的间隙。
3)制动间隙自动补偿:为了保证摩擦片和制动盘之间的间隙值,制动器配置了摩擦片磨损间隙自动调整机构。
间隙调整机构在每一个工作循环都会工作,其触动装置设置在压力臂上。当出现的间隙值超过设定 值时,调整机构通过螺纹副的旋转来补偿出现的间隙值。摩擦片和制动盘之间正常的间隙值为0.7~1.2mm,过小的初始间隙将导致制动区域过热,过大的间隙将导致制动力不足或失效。
三、与气压鼓式 制 动 器 相 比 ,气压盘式制动器的优点
1. 制动稳定性好
1)热稳定性较好。这是因为制动盘对摩擦衬块无摩擦增力作用,制动摩擦衬块的尺寸不大,其工作表面的面积仅为制动盘面积的 12%~15%,并且制动盘大部分都暴露于空气中,热交换容易,工作时温升较低,故散热性较好。制动器散热能力的提高也可以降低轮毂及轮辋的温升,从而大大延长轮胎的使用寿命。而鼓式制动器由于自身的结构特点,在工作时产生的热量较难散发,使制动鼓热变形较大,受热后制动间隙也随之增大,因而引起气室推杆行程的增加,延长反应时间甚至引起气室推力下降,从而降低制动能力。
2)水稳定性较好。因为制动衬块对制动盘的单位压力高,易将沾附的水挤出,同时离心力也易将沾水甩掉,再加上衬块对盘的擦拭作用,制动器进水后只需经1~2次制动即能恢复正常,而鼓式制动器则需经过多次甚至10 余次制动方能恢复正常的制动效能。
2.制动响应和制动控制方面表现更好
1)由于盘式制动器的制动力矩与其制动气室的活塞推力及摩擦系数成线性关系,且无自行增势作用,因此在制动过程中制动力矩增长较缓和,与鼓式制动器相比,能保证较高的制动稳定性。
2)由于气压盘式制动器的促动力来源是压缩空气,通过压力臂的杠杆放大作用,能够产生较大的制动输入力,由于制动间隙较小且传动效率较高,再加上制动间隙自调机构的作用,使盘式制动器所消耗的空气量比鼓式制动器小得多,制动反应时间也相应缩短。
3)气压盘式制动器由于制动盘受热时变形不大,不会引起压力分布变化,对制动间隙的影响是负向的,因而盘式制动器的制动效能非常稳定,制动可靠性高,制动气室也可以始终工作在最佳推杆行程内。而鼓式制动器受热后压力分布变化较大,还会带来制动效能下降,磨损加快等一系列的问题。
4)盘式制动器采用简单且相当成熟的操作机构,因而具有特别高的效率,其提供的制动灵敏性使电控制动系统能够实现一些强而有效的控制作用,用以缩短制动距离,提高车辆的稳定性。盘式制动器在响应方面的特性,表现在每个车轮制动力矩相差很小,每个车轴左右车轮之间的制动盘、摩擦片的磨损比较均匀。
5)制动力矩与汽车前进和后退等行驶状态无关。