【基本知识】
一、液压制动回路
在液压式制动传动装置中,传力介质是制动油液,利用制动油液将驾驶员作用于制动踏板上的力转换为油液压力,通过管路传至车轮制动器,再将油液压力转换为使制动蹄张开的机械推力。按制动能源不同,分为人力液压制动系统和伺服液压制动系统。目前轿车和轻型车普遍采用伺服液压制动系统,伺服液压制动系统有真空助力式和真空增压式两种。
为了提高汽车制动的可靠性和行车的安全性,目前都是采用双回路液压制动传动装置。双回路是指利用彼此独立的双腔制动主缸,通过两套独立管路,分别控制两桥或三桥的车轮制动器。其特点是若其中一套回路发生故障而失效时,另一套回路仍能继续起制动作用。
双回路的布置方案在各型汽车上各有不同,常见的有前后独立式和交叉式,如图3-2-1所示。前后独立式双回路液压制动传动装置如图3-2-1(a)所示,它由双腔制动主缸通过两套独立的管路分别控制前桥和后桥的车轮制动器。这种布置方式结构简单,如果其中一套管路损坏漏油,另一套仍能起作用,但会破坏前后桥制动力分配的比例,主要用于对后轮制动依赖性较大的发动机前置后轮驱动的汽车。交叉式双回路液压制动传动装置如图3-2-1(b)所示,它由双腔制动主缸通过两套独立的管路分别控制前后桥对角线方向的两个车轮制动器。这种布置方式在任一管路失效时,仍能保持一半的制动力,且前后桥制动力分配比例保持不变,有利于提高制动方向稳定性,主要用于对前轮制动依赖性较大的发动机前置前轮驱动的轿车。
图3-2-1 双回路液压制动传动装置布置
1—盘式制动器;2—双腔制动主缸;3—鼓式制动器;4—制动力调节器
图3-2-2所示为典型轿车制动系统。该系统采用真空助力、双回路交叉布置。前轮为盘式制动器,后轮为鼓式制动器。后轮鼓式制动器同时也作为驻车制动系统的制动器。制动主缸的后腔与右前轮、左后轮的制动回路相通;制动主缸的前腔与左前轮、右后轮的制动回路相通。
制动时,驾驶员踩下制动踏板,踏板力经真空助力器放大后,作用在制动主缸上,制动主缸将制动液加压后,分别输送到两个制动回路,使制动器产生制动作用。
这种液压传动对角线双回路制动系统结构简单,并且直行时紧急制动的稳定性好。
要施行手制动时,只要用手向后拉手制动操纵杆到位为止,并通过自锁机构锁住。在此过程中,由手制动操纵杆带动手制动操纵缆绳,缆绳牵引制动软轴,再由软轴带动制动器里的拉杆,使两个后轮制动器中的两个制动蹄向外张开,使制动鼓产生制动作用。解除制动时,先用手指压下制动操纵杆头部按钮来解除锁止作用,然后向前推动手制动操纵杆直到不能移动为止。
制动踏板机构和手制动操纵杆在施行制动时和电气开关相接触,指示灯亮,进行制动显示。
图3-2-2 典型轿车制动系统
1—制动踏板;2—真空助力器;3、5—制动回路;4—制动主缸;6—前轮盘式制动器;7—手制动操纵杆;8—手制动操纵缆绳;9—感载比例阀;10—后轮鼓式制动器
(一)制动主缸
制动主缸的作用是将踏板力转变成液压力。现代汽车的行车制动系统都必须采用双回路,因此液压制动系统都采用双腔式制动主缸。图3-2-3所示为串联双腔式制动主缸。缸体内装有两个活塞,将主缸内腔分为两个工作腔。第一工作腔既与右前轮盘式制动器液压缸相通,还经感载比例阀与左后轮鼓式制动器轮缸相通。第二工作腔也有两条通路,一是通往左前轮盘式制动器液压缸,一是经感载比例阀通往右后轮鼓式制动器轮缸。每套管路和工作腔又分别通过补偿孔和回油孔与储液罐相通。第二活塞两端均承受弹簧力,但左弹簧张力小于右弹簧张力,故主缸不工作时,第二活塞由右端弹簧保持在正确的初始位置,使补偿孔和进油孔与缸内相通。第一活塞在左端弹簧作用下,压靠在套上,使其处于补偿孔和回油孔之间的位置。密封套用来防止主缸漏油。此外每个活塞上都装有密封圈,以便两腔建立油压并保证密封。
图3-2-3 串联双腔式制动主缸
1—套;2—密封套;3—第一活塞;4—盖;5—防动圈;6、13—密封圈;7—垫片;8—挡片;9—第二活塞;10—弹簧;11—缸体;12—第二工作腔;14、15—进油孔;16—定位圈;17—第一工作腔;18—补偿孔;19—回油孔
制动时,驾驶员踩下制动踏板,真空助力器推动第一活塞向左移动,在其密封圈遮住补偿孔后,第一工作腔的油压开始升高。油液一方面通过腔内出油孔进入右前、左后制动管路,一方面又对第二活塞产生推力,在此推力及第一活塞左端弹簧力的共同作用下,第二活塞也向左移动,这样第二工作腔也产生了压力,推开腔内出油阀,油液进入左前、右后制动管路,于是两制动管路对汽车施行制动。
解除制动时,驾驶员松开制动踏板,活塞在弹簧作用下回位,液压油自轮缸(或液压缸)和管路流回制动主缸。如活塞回位迅速,工作腔内容积也迅速扩大,使油压迅速降低。由于管路阻力的影响,管路中的油液不能及时流回工作腔以充满活塞移动让出的空间,使工作腔形成一定的真空度。这时,储液罐里的油液便经进油孔和活塞上面的小孔推开密封圈的边缘流入工作腔。当活塞完全回位时,补偿孔打开,工作腔内多余的油由补偿孔流回储液罐。若液压系统由于漏油,以及由于温度变化引起主缸工作腔、管路、轮缸中油液的膨胀或收缩,都可以通过补偿孔进行调节。
若左前、右后轮制动管路损坏漏油,则踩下制动踏板时,只有第一工作腔中能建立一定压力,而第二工作腔中无压力。此时在两腔压力差的作用下,第二活塞被迅速推到底。之后,第一工作腔中的油压才迅速升高,使右前、左后车轮产生制动作用。
若右前、左后轮制动管路损坏漏油,则在踩下制动踏板时,开始只是第一活塞前移,因第一工作腔不能建立油压,因而不能推动第二活塞向前移动。继续踩下制动踏板,在第一活塞前端杆部直接顶到第二活塞时,便能推动第二活塞,使第二工作腔建立油压而使左前、右后车轮产生制动作用。由此可见,双回路液压制动系统中,一套管路损坏漏油时,另一套管路仍能工作,只是所需的踏板行程增大而已。
(二)制动轮缸
制动轮缸的功用是将液体压力转变为制动蹄张开的机械推力。制动轮缸有单活塞式和双活塞式两种。单活塞式制动轮缸主要用于双领蹄式和双从蹄式制动器,而双活塞式制动轮缸应用较广,既可用于领从蹄式制动器,又可用于双向双领蹄式制动器及自增力式制动器。
图3-2-4(a)所示为双活塞式制动轮缸。在缸体内装有两个活塞,两个皮碗装在两个活塞的端面以实现油腔的密封,弹簧保持皮碗、活塞、制动蹄的紧密接触,并保持两活塞之间的进油间隙。防护罩除防尘外,还可以防止水分进入,以免活塞和缸体生锈而卡死。制动时,来自制动主缸的制动液经进油管接头[图3-2-4(b)所示]和进油孔进入两活塞之间的油腔,将活塞向外推开,通过顶块推动制动蹄。
(三)真空助力器
真空助力器是利用真空能(负气压能)对制动踏板进行助力的装置,对其控制是利用踏板机构直接操纵。真空助力器如图3-2-5所示。真空助力器主要由真空伺服气室和控制阀两部分组成。真空伺服气室由前、后壳体组成,其间夹装有伺服气室膜片,将伺服气室分成前腔和后腔。前腔经真空单向阀通向发动机进气歧管(即真空源);后腔膜片座的毂筒中装有控制阀,控制阀由空气阀和真空阀组成,空气阀与控制阀推杆固装在一起,控制阀推杆借调整叉与制动踏板机构连接。外界空气经过滤环和毛毡过滤环滤清后进入伺服气室后腔。伺服气室膜片座上有通道A和B,通道A用于连通伺服气室前腔和控制阀,通道B用来连通伺服气室后腔和控制阀。膜片座的前端装有制动主缸推杆,其间有传递脚感的橡胶反作用盘。橡胶反作用盘是两面受力:右面要承受控制阀推杆、空气阀及膜片座的推力;左面要承受制动主缸推杆传来的主缸液压的反作用力。
图3-2-4 双活塞式制动轮缸
1—缸体;2—活塞;3—皮碗;4—弹簧;5—顶块;6—防护罩;7—进油管接头;8—放气阀
图3-2-5 真空助力器
1—伺服气室前壳体;2—制动主缸推杆;3—导向螺栓密封圈;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—控制阀推杆回位弹簧;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
真空助力器不工作时,空气阀和控制阀推杆在控制阀推杆回位弹簧的作用下,离开橡胶反作用盘,处于右端极限位置,并使真空阀离开膜片座上的阀座,即真空阀处于开启状态。而真空阀又被阀门弹簧压紧在空气阀上,即空气阀处于关闭状态。此时,伺服气室的前后两腔互相连通,并与大气隔绝。在发动机工作时,两腔内都产生一定的真空度。
制动时,踩下制动踏板,来自踏板机构的控制力推动控制阀推杆和控制阀柱塞向前移动,首先消除柱塞与橡胶反作用盘之间的间隙后,再继续推动制动主缸推杆,主缸内的制动液以一定压力流入制动轮缸,此力为驾驶员踏板所给。与此同时,在阀门弹簧的作用下,真空阀也随之向前移动,直到压靠在膜片座的阀座上,从而使通道A与通道B隔绝。即伺服气室的后腔同前腔(真空源)隔绝。进而空气阀离开真空阀而开启。空气经过滤环、毛毡过滤环、空气阀的开口和通道B充入伺服气室后腔。随着空气的进入,在伺服气室膜片的两侧出现压力差而产生推力,此推力通过膜片座、橡胶反作用盘,推动制动主缸推杆向前移动,此力为压力差所供给。此时,制动主缸推杆上的作用力应为踏板力和伺服气室反作用盘推力的总和,但后者较前者大很多,使制动主缸输出的压力成倍地增高。
解除制动时,控制阀推杆回位弹簧即将控制阀推杆和空气阀推向右移,使真空阀离开膜片座上的阀座,真空阀开启。伺服气室前、后两腔相通,均为真空状态。膜片座和膜片在膜片回位弹簧的作用下回位,制动主缸即解除制动作用。
若真空助力器失效或真空管路无真空度时,控制阀推杆将通过空气阀直接推动膜片座和制动主缸推杆移动,使制动主缸产生制动压力,但加在踏板上的力要增大。
真空助力器检查
二、液压制动系统基本检查与部件检修
1.检查调整制动踏板自由行程
(1)检查踏板自由行程。
在自由状态下,用直尺测量从驾驶室地板到制动踏板上表面的距离,并在发动机熄火状态下,踩下制动踏板数次,以消除真空助力器中的真空,然后用手指轻轻按压制动踏板,感觉有阻力时测量踏板此时位置到驾驶室地板的距离,两次所测量值之差即为制动踏板的自由行程。轿车制动踏板的自由行程一般为3~6mm。
(2)调整踏板自由行程。
如果踏板自由行程不符合要求,可以松开锁止螺母,转动推杆来调整,如图3-2-6所示。松开推杆锁止螺母,旋出推杆,自由行程减小;旋入推杆,自由行程增大。直至踏板自由行程符合要求后,将推杆螺母旋紧。
图3-2-6 制动踏板自由行程的调整
(a)踏板自由行程调整;(b)踏板自由行程测量1—锁止螺母;2—推杆
2.检查真空助力器
(1)检查真空助力器工作情况。
如图3-2-7所示,起动发动机,怠速运转1~2min后停机;踩下制动踏板数次,检查踏板是否升高;踩下踏板后,起动发动机,检查踏板是否下沉。否则,说明真空助力器工作不良,应检查真空管路或更换真空助力器。
图3-2-7 检查真空助力器工作情况
(2)检查真空助力器的真空。
如图3-2-8所示,起动发动机,制动踏板踩下并保持30s后关闭发动机,检查踏板高度是否不变;否则,说明真空助力器有真空泄漏。
图3-2-8 检查真空助力器的真空
3.检查制动管路
(1)检查制动液是否有泄漏。升起车辆,检查制动管路是否有制动液泄漏的部位,应重点检查管接头部位。
(2)检查制动管路是否有损坏。升起车辆,检查制动管路是否有凹痕或其他损坏;检查制动软管是否有扭曲、磨损、开裂、隆起等损坏。
(3)检查制动管路安装位置。将转向盘左右转到极限位置,检查制动管路和制动软管是否会与车轮或车身接触。
4.检查制动主缸
(1)检查储液罐是否破损,如有破损应更换。
(2)检查制动主缸体内孔和活塞表面(如图3-2-9所示)。其表面不得有划伤和腐蚀;用内径百分表检查制动主缸体内孔的直径,用外径千分尺检查活塞的外径,计算出制动主缸内孔与活塞之间的间隙值。一般轿车的标准值为0.04~0.10mm,使用极限为0.15mm,超过极限应更换。
(3)检查制动主缸皮碗、密封圈是否老化、损坏与磨损,若是应更换。
图3-2-9 检查制动主缸(轮缸)缸体与活塞
1—缸体;2—活塞
A—缸体与活塞的间隙;B—缸体内孔直径;C—活塞外径
5.检修制动轮缸
如图3-2-9所示,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腐蚀、刮伤与磨损情况。如果轮缸内孔有轻微刮伤或腐蚀,可用细纱布磨光,轮缸内孔用清洗液清洗后,再用清洁的压缩空气吹干,然后测量出轮缸内孔直径B及活塞外圆直径C,并计算出轮缸内孔与活塞外圆的间隙值,标准值一般为0.04~0.10mm,使用极限为0.15mm,超过极限应更换。
6.液压制动系统排气
液压制动系统中渗入空气,制动时系统中的空气被压缩,造成踏板行程增加,踏板发软,影响制动效果。在汽车使用和维修过程中,常由于拆检液压制动系统、接头松动或制动液不足等原因,造成空气进入管路时,应及时将系统中的空气排出。排放制动系统空气可以采用人工的方式,也可以利用制动液更换器来进行。
提示:当更换制动器、打开了制动管路、更换了制动系统液压部件时,或是制动踏板发软、变低、制动效果变差时,就需要对制动系统进行排气。
(1)人工排气。人工排气必须由两人配合,一人在驾驶室内负责踩制动踏板,另一人在车下负责排气。当驾驶室内的人踩下制动踏板使制动系统中产生液压后,车下的人依次松开制动轮缸上的排气螺塞,将混有空气的制动液排出,如图3-2-10所示。具体步骤如下:
1)一人坐在驾驶员座椅上,举升汽车至适宜高度。
2)另一人在车下部用一根软管将制动轮缸的排气螺塞连接到储液罐中,并给车内发出指令,告知准备工作已完成。
3)坐于驾驶室内的人连续快速踩下制动踏板数次,直到踏板高度上升后,踩住制动踏板保持不动。
4)另一人将排气螺塞拧松大约1/4圈,进行排气。此时,制动液连同空气一起从软管喷入罐中,然后,快速将排气螺塞拧紧,然后通知车内的人松开制动踏板并再次踩制动踏板。
图3-2-10 液压制动系统排气
5)在排出制动液的同时,踏板高度会逐渐降低,在未拧紧排气螺塞之前,切不可将踏板抬起,以免空气再次侵入。
6)每个轮缸应反复排气数次,直至将空气完全排出(制动液中无气泡)为止,并按照由远到近的顺序(或遵照维修手册的规定),逐个将各车轮制动器管路中的空气排放完毕。
7)在排放空气过程中,应及时向储液罐内添加制动液,保持液面的规定高度。
(2)使用制动液更换器排气(如图3-2-11所示)。
图3-2-11 用制动液更换器对制动系统排气
1—制动液更换器;2—新的制动液;3—制动主缸储液罐;4—气泡;5—排气螺塞;6—旧的制动液(含有空气);7—空气压缩机
1)将制动液更换器和空气压缩器连接起来。
2)取下排气螺塞防尘帽。
3)将制动液更换器软管插进排气螺塞。
4)将排气螺塞拧松大约1/4圈,进行排气。
5)当制动液中的气泡消失后,重新拧紧排气螺塞。
6)检查排气螺塞是否被拧紧了,并重新安装排气螺塞防尘帽。
7)清除排气螺塞周围漏出的制动液。
提示:人工排气和使用制动液更换器排气,都应遵循由远到近即右后轮→左后轮→右前轮→左前轮的顺序进行排气。
注意:更换的制动液要集中处理,不可随处丢弃,以免污染环境。